Hoofdstuk XVII functionele groepen op basis van 2

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen HOOFDSTUK XVII: Functionele groepen op basis van tweedeen derdeperiode-elementen Mc Murry: pagina 649 -658 pagina 892 -931

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 1 Ringopeningsreacties van epoxides (Mc Murry: p 649 -654) Bereiding cfr. Hfdst XV Zuurgekatalyseerde epoxide opening ethyleenoxide ethyleenglycol (1, 2 -ethaandiol) een trans 2 halocylohexanol X = F, Br, Cl of I

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen mechanisme Hoog SN 1 carbokationkarakter in de transitietoestand

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Basegekatalyseerde epoxide opening Methyleen cyclohexaanoxide 1 -hydroxymethyl cyclohexanol Aanval van Grignardreagentia butylmagnesium bromide 1 -hexanol

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen mechanisme geen aanval hier Typische SN 2 reactie met aanval van het nucleofiel op de sterisch minst gehinderde plaats.

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Toepassing: epoxyharsen en epoxylijmen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Bisfenol A Epichloorhydrine “prepolymeer” verharding: einde van keten 2 midden van keten 1 vernette ketens

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 2 Thiolen en sulfides (Mc Murry: p 655 -658) ethaanthiol cyclohexaanthiol m-mercaptobenzoëzuur dimethylsulfide methyl fenyl sulfide 3 -(methylthio)cyclohexeen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Thiolen • Slechte geur !! : stinkdier, opsporen van gaslekken • Bereid uitgaande van alkylhalogenides door SN 2 substitutie met een zwavelnucleofiel 1 -bromo-octaan natrium hydrosulfide 1 -octaanthiol Overmaat nucleofiel nodig om verdere substitutie met vorming van een symmetrisch disulfide te vermijden Oxidatie van thiolen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Toepassing: vorming van disulfidebruggen in proteïnen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Sulfides • Zwavel verbindingen: meer nucleofiel dan zuurstofanalogen • Dialkylsulfides zijn goede nucleofielen en reageren met primaire alkylhalogenides dimethylsulfide iodomethaan trimethylsulfonium iodide

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Een biologisch methylerend reagens S-adenosylmethionine (een sulfoniumzout)

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen • Sulfiden worden gemakkelijk geoxideerd • Behandeling van een sulfide met waterstofperoxide (H 2 O 2) leidt tot het corresponderende sulfoxide (R 2 SO) en verdere oxidatie van het sulfoxide geeft een sulfon (R 2 SO 2). methylfenylsulfide methylfenylsulfoxide methylfenylsulfon Dimethylsulfoxide een dipolair aprotisch solvent

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 3 Amines: naamgeving en structuur (Mc Murry: p 892 -896, zie ook hoofdstuk II en III) Quinine: antimalaria Codeïne: pijnstiller • amines: veel voorkomend in planten en dieren: * trimethylamine: dierweefsels, geur van vis * 1, 5 -pentaandiamine = cadaverine * quinine, codeïne • chemie van amines: bepaald door vrij elektronpaar op stikstof

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen RNH 2: primair amine R 2 NH: secundair amine R 3 N: tertiair amine Tert-butylalcohol een tertiair alcohol 2 -aminobutaanzuur Graad van substitutie op het N-atoom !! Trimethylamine een tertiair amine N, N-dimethyl propylamine Tert-butylamine een primair amine N-ethyl-N-methyl cyclohexylamine een quaternair ammoniumzout aniline

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 4 Amines: basiciteit (Mc Murry: p 897 -903, zie ook hoofdstuk VII) Zie ook hoofdstuk VII. 4. 2 Basiciteit van gesubstitueerde arylamines Arylamines zijn minder basisch dan alkylamines: p. Ka anilinium ion = 4. 63, p. Ka methylammonium = 10. 66

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 5 Amines: synthese (Mc Murry: p 903 -909) Reductie van nitriles, amides en nitroverbindingen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen SN 2 reacties van alkylhalogeniden Octylamine (45%) Dioctylamine (43%) sporen Via de azidesynthese 1 -broom 2 -fenylethaan 2 -fenyl ethylazide 2 -fenyl ethylamine

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Via de Gabriël aminesynthese mechanisme

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Via reductieve aminering van aldehyden en ketonen Fenyl-2 -propanon Amfetamine Stimulator van het centraal zenuwsysteem

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Bereiding van N-methyl-2 -fenylethylamine via een reductieve aminering ? ?

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 6 Amines: reacties (Mc Murry: p 912 -914) Alkylering en acylering Hofmann eliminatie hexyltrimethylammoniumiodide hexylamine 1 -hexeen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen mechanisme Via een E 2 -eliminatie 1 -penteen 2 -penteen 94 : 6 verhouding meer gehinderd minder bereikbaar minder gehinderd beter bereikbaar

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Papaver somniferum Toepassing: morfine alkaloïden methylering codeïne morfine diacetylering heroïne

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Structuur-activiteitsrelatie: de morfineregel De morfineregel: Een aromatische ring, gehecht aan een kwaternair koolstofatoom, gehecht aan nog twee koolstoffen, verbonden met een tertiair amine Methadon Behandeling van heroïneverslaving Meperidine (Demerol) Veel gebruikte pijnstiller

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 6 Reacties van arylamines (Mc Murry: p 915 -921) Elektrofiele aromatische substitutie • Aminogroep is sterk activerend: polysubstitutie ! aniline 2, 4, 6 -tribromoaniline • Friedel-Craftsreacties: niet succesvol ! de aminogroep vormt een zuur-base complex met de Al. Cl 3 katalysator Aromatische substitutie uitvoeren op het amide in plaats van op het amine !

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Diazoniumzouten: de Sandmeyerreactie Areen diazoniumzout

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen iodobenzeen aniline o-methylbenzoëzuur

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Diazonium koppelingsreacties Met Y = -OH of –NR 2 een azoverbinding Bereiding van p-(dimetylamino)azobenzeen (vroeger geel kleurreagens voor margarine)

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 7 Tetra-alkylammoniumzouten als fasetransferreagentia (Mc Murry: p 921 -922)

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 8 Fosfines: reacties Basische eigenschappen: • geringer dan van amines, weinig praktisch belang + • R 3 P-H p. Ka = 8 -9 Nucleofiele eigenschappen: • zeer uitgesproken • met halogeenalkanen : vorming van fosfoniumverbindingen R 3 P: cfr. Wittigreactie + • Ph 3 P: + Ph. CH 2 Cl Ph 3 PCH 2 Ph. Cl. Reducerende eigenschappen: • trialkylfosfinen gemakkelijk geoxideerd (ook aan de lucht) tot de corresponderende fosfinoxiden • drijvende kracht: vorming van een sterke (P+-O-) binding + R 3 P: R 3 P-O- • Ph 3 P minder oxidatiegevoelig (delokalisatie elektronenpaar)

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen XVII. 9 Organosiliciumverbindingen • Si: derdeperiode-element corresponderend met C gelijkenissen in structuur en eigenschappen • tetramethylsilaan (Me 4 Si) en neopentaan (Me 4 C): * beide: perfecte tetraëder, sp 3 -hybrideorbitalen C: 2 s en 2 p, Si: 3 s en 3 p * (Si-C)-binding: 189 pm tov (C-C)-binding: 154 pm • Bindingssterkten: * C-C: 347 k. J/mol; Si-Si: 222 k. J/mol * C-H: 414 k. J/mol; S-H: 318 k. J/mol * Maar !: Si-Cl: 380 k. J/mol tov C-Cl: 339 k. J/mol Si-O: 451 k. J/mol tov C-O: 359 k. J/mol Si-F: 564 k. J/mol tov C-F: 485 k. J/mol Si – Z Si+ : Z- Elektropositief

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Belangrijkste reacties Bescherming en ontscherming van alcoholen en enolen Bescherming: ROH + (CH 3)3 Si. Cl Et 3 N ROSi(CH 3)3 (ROTMS) Ontscherming: ROH + (CH 3)3 CCl !!

Hoofdstuk XVII: functionele groepen op basis van 2°- en 3° periode-elementen Bescherming: Ontscherming: