Hoofdstuk XII de carboxylgroep en derivaten HOOFDSTUK XII
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten HOOFDSTUK XII: de carboxylgroep en derivaten: nucleofiele acyl-substitutiereactie Mc Murry: pagina 737 -809
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 1 Inleiding Cholinezuur CH 3 COOH ethaanzuur of azijnzuur: geur van azijn CH 3 CH 2 COOH butaanzuur of boterzuur: geur van zure boter CH 3(CH 2)4 COOH hexaanzuur of capronzuur: aroma van vuile sokken
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 3 Structuur en fysische eigenschappen van carbonzuren en derivaten (Mc Murry: p 740 -741)
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten
Kookpunten Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten MG kpt (°C) CH 3 CH 2 CH 3 44 -42 CH 3 CH 2 OH 46 HCOOH HCONH 2 (illustratie) CH 3 CN MG kpt (°C) CH 3 CH 2 CH 3 58 0 78 CH 3 CH 2 OH 60 46 101 CH 3 COOH 45 193 41 82 MG kpt (°C) CH 3(CH 2)4 CH 3 86 69 97 CH 3(CH 2)4 OH 88 138 60 118 CH 3(CH 2)2 COOH 88 164 CH 3 CONH 2 59 221 CH 3 CONMe 2 87 165 HCOOMe 60 32 CH 3 COOEt 88 77 HCOCl 64 / CH 3 COOCl 92 80 CH 3 CH 2 CN 55 97 CH 3(CH 2)3 CN 83 69 341
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 4 Dissociatie van carbonzuren (Mc Murry: p 741 -743, zie ook hoofdstuk VII) p. Ka CH 3 CH 2 OH = 16 p. Ka CH 3 COOH = 4. 75
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 5 Substituent effecten op zuurtegraad (Mc Murry: p 743 -745, zie ook hoofdstuk VII) EWG EDG Elektron-Donating Group zwakker zuur CH 3 COO- Elektron-Withdrawing Group sterker zuur CCl 3 COO-
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 6 Substituent effecten in benzoëzuur (Mc Murry: p 745 -746) p-methoxybenzoëzuur p. Ka = 4. 46 Activerende groepen -Y -OH p. Ka 4. 48 -OCH 3 -H 4. 46 4. 34 4. 19 benzoëzuur p. Ka = 4. 19 p-nitrobenzoëzuur p. Ka = 3. 41 -Y -Cl -Br -CHO -CN -NO 2 p. Ka 4. 0 3. 96 3. 75 3. 55 3. 41 Desactiverende groepen
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 7 Bereiding van carbonzuren (Mc Murry: p 746 -749) Hydrolyse van een nitril (zie later dit hoofdstuk onder chemie van nitril) Werkt best met primaire halogeenalkanen of niet-gehinderde secundaire substraten (zie hoofdstuk nucleofiele substitutie) om competitieve E 2 eliminatie te vermijden. Voorbeeld: commerciële synthese van fenoprofen (niet-steroidale anti-inflammatoire drug (NSAID) Fenoprofen (anti-artritis, merknaam ‘Mylan’)
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Carboxylatie van Grignard reagentia Mechanisme: analoog aan andere Grignard reacties. Het organomagnesiumreagens addeert aan de C=O in een typische nucelofiele additiereactie. Protonatie gebeurt in een afzonderlijke stap. Voorbeeld: * Bereiding van CH 3 CH 2 COOH uit het corresponderende halogeenalkaan ? ? ? * Bereiding van (CH 3)3 CCOOH uit het corresponderende halogeenalkaan ? ? ?
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Oxidatie van alkylbenzenen (zie hoofdstuk oxidatie/reductie) Oxidatieve splitsing van een alkeen (zie hoofdstuk oxidatie/reductie) Indien het alkeen minstens 1 vinylisch waterstof heeft. Oxidatie van een primair alcohol of aldehyde (zie hoofdstuk oxidatie/reductie)
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 9 Reacties van carbonzuren (Mc Murry: p 749) zie ook hoofdstuk zuur- / basereacties zie hoofdstuk oxidatie / reductie
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 10 De nucleofiele acyl-substitutiereactie (Mc Murry: p 774 -778) leaving groep: substitutiereacties Geen leaving groep: additiereacties Maar mechanisme volledig verschilend van SN 2 !!! + additie eliminatie
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Relatieve reactiviteit van carbonzuurderivaten Sterische factoren Ongehinderde C=O reageren sneller dan sterisch gehinderde. Elektronische factoren Sterk gepolariseerde carbonzuurderivaten reageren sneller.
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Types nucleofiele acyl-substitutiereacties
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 11 Nucleofiele acyl-substitutiereacties van carbonzuren (Mc Murry: p 779 -783)
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Omzetten van carbonzuren in zuurchloriden (RCO 2 H RCOCl) Omzetten van carbonzuren in zuuranhydriden
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Omzetten van carbonzuren in esters (RCO 2 H RCO 2 R’): de Fischer verestering Katalyse: activatie van C=O Netto-effect: substitutie van een OH door OR’ Evenwichtsreactie ! Evenwicht verschuiven naar ester door a) onttrekken van H 2 O b) overmaat alcohol
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Alternatief via SN 2 reactie Omzetten van carbonzuren in amiden ( RCO 2 H RCONH 2 ): Zuur – basereactie !!!!
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 12 Chemie van zuurchloriden (Mc Murry: p 783 -788) Acid chloride
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Hydrolyse ( RCOX RCO 2 H ) Alcoholyse ( RCOX RCO 2 R’ )
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Aminolyse ( RCOX RCONH 2 ) benzoylchloride N, N-dimethylbenzamide Tweede equivalent amine reageert met het gevormde HCl. Alternatief: Na. OH.
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Reactie met organometaalreagentia Grignard reagentia niet geïsoleerd !! Gilman reagentia Manicon (mannelijke mier)
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 13 Chemie van zuuranhydriden (Mc Murry: p 788 -789) Bereiding van zuuranhydriden Mierezuur azijnzuur anhydride Reacties van zuuranhydriden Acid anhydride
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten • Zuuranhydrides ondergaan gelijkaardige reacties als zuurchlorides maar zijn minder reactief dus reageren trager. • Azijnzuuranhydride is een veelgebruikt reagens voor het bereiden van acetaatesters van alcoholen en N-gesubstitueerde acetamides van amines. Commerciële bereiding van aspirine salicylzuur aspirine Commerciële bereiding van acetaminophen p-hydroxyaniline acetaminophen
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 14 Chemie van esters (Mc Murry: p 789 -795) Bereiding van esters Gelimiteerd tot primaire halogeenalkanen Gelimiteerd tot simpele alcoholen Zeer algemene methode
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Hydrolyse ( RCO 2 R’ RCO 2 H ) Base-gekatalyseerde esterhydrolyse: verzeping Afzonderlijke stap !
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Zuur-gekatalyseerde esterhydrolyse: omgekeerde van de Fisher verestering Evenwichtsreactie ! Evenwicht verschuiven naar carbonzuur door overmaat H 2 O
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Aminolyse ( RCO 2 R’ RCONH 2 H) Reactie met Grignardreagentia
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 15 Chemie van amiden (Mc Murry: p 795 -797) Bereiding van amiden Hydrolyse van amiden Aminozuren Proteïne (polyamide)
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Zure hydrolyse Amide binding: stabiel drastische condities nodig: * sterk zuur (of sterke base), verhoogde temperatuur * natuur: enzymatisch
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 16 Chemie van nitrillen (Mc Murry: p 750 -754) Bereiding van nitrillen RCH 2 Br + Na+ CNReacties van nitrillen S N 2 ether RCH 2 CN + Na. Br
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Nitrile
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Hydrolyse ( RCN RCO 2 H )
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten Reactie van nitrillen met organometaal reagentia ( RCN RCOR) nitril Imine anion keton Via hydrolyse van het gevormde imine
Hoofdstuk XII: de carboxylgroep en derivaten XII. 17 Biologische carbonzuurderivaten (Mc Murry: p 798 -799) thioester Acetyl Coenzyme A glucosamine N-acetylglucosamine
- Slides: 38