เอมีน (amines) - ภาควิชา...
TRANSCRIPT
1
เอมีน (Amines)เอมีนเปนสารอินทรียที่มี N-atom ตอ
กบั C-atom เปนอนุพันธของ NH3 เอมีนมีสมบตัิเปนทั้งเบส (base,
ละลายน้ําให OH-) และเปนนิวคลิโอไฟล(Nucleophile) เพราะ N-atom มี e- คูอิสระ (lone pair e- )
H2NNH2
Putrescine (1,4-diaminobutane)เกิดจากการยอยสลายของกรดอะมิโน
2
HNO
O
Ecstasy หรือ MDMA(3,4-methylenedioxy-N-ethylamphetamine)
Amphetamine (ยาบา)Amphetamine salt เปนตัวยาหลักของAdderall
NH2
NH2HO
HO
Dopamine(neurotransmitter)
ตัวอยาง Amines
3
แอลคาลอยด(Alkaloids)
สารอินทรยีทีม่ักพบในพืชชั้นสูง มีฤทธิ์เปนดาง ในโมเลกุลจะประกอบดวยธาตุไนโตรเจนอยางนอย 1 อะตอม คุณสมบัติของแอลคาลอยด คือสวนใหญ มีรสขม ไมละลายน้ํา ละลายได ในสารละลายอินทรีย แอลคาลอยดมหีลายชนิด เชน นิโคติน เปนแอลคาลอยดที่พบในใบยาสูบ มอรฟน เปนแอลคาลอยดที่พบในฝน เปนตน แอลคาลอยด หลายชนิดมพีิษ แตบางชนิดมีประโยชน ใชในการรกัษาโรค
4
Codeine
Codeine และ Morphine เปน opium alkaloid สําหรบั Codeine ใชเปนยาแกปวด (Analgesic drug) ยาแกไอ (Antitussive drug) ยาแกทองเสีย (Antidiarrheal drug)
O
HO
H3CO
H
NCH3
Morphine
Raw opium O
HO
HO
H
NCH3
opium
5
Cocaine เปน tropane alkaloid พบในใบ cocaNicotine เปน alkaloid พบในใบยาสูบ
N
OH3CO
H3C O
O
H
H
Coca
N
NCH3
H
Nicotine
Cocaine
Tobacco
6
O
O
OH
N
Atropine พบใน "ดอกลําโพง" หรอื "มะเขือบา"
หรอื "แตรนางฟา (Devil's trumpet) "
สายตาพรามัว ปากแหง กระหายน้ํา มานตาขยาย ตาสูแสงไมได ผิวหนังรอนแดง มีผืน่แดง
ตามใบหนา คอ และหนาอก ไขขึ้นสูง
http://iprapan.tripod.com/index.htmlAtropine
7
การจาํแนก Amines ตามจํานวนหมู R- หรือ Ar- ที่ตอกับ N-Atom
H3C CH
N
CH3
H H
H3C CH
N
CH3
H CH3
H3C CH
N
CH3
H3C CH3
2o Alcohol
H3C CH
OH
CH3
1o Amine 2o Amine 3o Amine
เทียบกบัการจําแนก Alcohols
8
•Aliphatic amines ม ีN-อะตอมตอกับหมู alkyl ตัวอยาง 1o Aliphatic amines เชน n-butylamine
CH3CH2CH2CH2-NH2
n-butylamine
NHCH3
N-methylaniline
การจาํแนก Amines ตามชนิดของC-atom ที่เกาะกบั N -atom
•Aromatic amines มี N-อะตอม ตอกบั หมู aryl อยางนอย 1 หมู ตัวอยาง 2o Aromatic amines เชน N-methylaniline
9
•Ammonium salts เปนเกลอืของเอมีนที่ มี N-atom สรางพันธะกบัH จึงเกิดปฏกิิริยา กบัเบส เปลีย่นกลบัมาเปนเอมีนไดงาย
การจําแนกเกลือของเอมีน
•Quaternary ammonium salts เปนเกลอื
ของเอมีนที่ ไมมี พันธะ N-H
เกลือเอมีนจําแนกตามสมบัติทางเคมีได 2 แบบ
10
Quaternary ammonium salts
Ammonium salts
N
CH3
CH3
H CH3 NO3-N
CH3
H
H Br-
O
CH2 CH2
N+
CH3
H3CCH3
C
O
CH3
acetyl choline (nerve impulse compound)
11
*จงบอกสารประกอบตอไปนี้เปน amines ชนิดใด
Phenterminea derivative of
amphetamine, primarily used as an appetite
suppressant
Methamphetamine a psychostimulant drug
NH2 HN
Sulfanilamide(sulfa drug)
NH2S
O
H2N
O
HN
piperidine
12
สมบัติทางเคมีของเอมีน
1. สภาพเบสของ Amines(Basicity of Amines)Aminesทําปฏกิริิยากับน้ําให OH- ถา Kb มีคาสูงแสดงวา Amines เปนเบสแก หรือกลาววา Amines ที่มีคา pKb นอยกวาเปนเบสแกกวา เนื่องจากคา pKb = - log Kb
+ H2ONH3 NH4+
OH -++ H2ONH3
Kb
คา pKb ของ ammonia มีคาเทากับ 4.75
13
สภาพเบสเบสของ ammonia เปรียบเทียบกบั Amines ชนิดตาง ๆ
CH3-N(CH3)2
CH3-NH-CH3
CH3-NH2 NH3
9.37
3.34
3.27
4.19
4.75
pKbpKb
คา pKb นอยกวาเปนเบสแกกวา
NH2O2N
NH2
13.0
14
เนื่องจากการ lone pair e- ที่ N-atom ของAromatic amines สามารถ delocalized(เคลื่อนยาย) ไปในวงbenzeneทําใหความหนาแนน e- ที่ N-atom ลดลง
เบสแกกวา
Aliphatic amines เปนเบสแกกวา NH3 และ Aromatic amines (มี N ตอกบัวง benzene)
NH2
> Aromatic amines
R-NH2
Aliphatic amines
R2NHR3N
NH2- +
Etc.
15
2o amine > 1o amine > 3o amine
NH2CH3 CH3-N-CH3CH3
แต 3oamine มี steric hindered (ขวางกั้น)ของ lone pair e- ของ N ทําใหความเปนเบสลดลง
CH3-N-HCH3
หมูCH3เปนพวกให e- มาที่ N ทําใหมีความ
หนาแนน e- สูงขึ้น ความเปนเบสกจ็ะเพิ่มขึน้
(1oamine) (2oamine) (3oamine )เปรยีบเทียบความเปนเบสของ Aliphatic amines
16
N
O
N
O
ความหนาแนน e- ที่ N ของ Amides ลดลงเนื่องจาก delocalized (เคลื่อนยาย)ของ e-จาก N ไปที่ O เรียกวา resonance effect ทําให Amides เปนเบสออนกวา Amines
Amides เปนเบสออนกวา Amines
resonance ของ Amides
17
*สารคูตอไปนี้สารใดเปนเบสมากกวา
NH2 HN
NH2 NHCH3
และ
และ
10Aliphatic amines < 20Aliphatic amines
10Aliphatic amines > 20Aromatic amines
18
N
HNC
CH3
N
O H2C
H2CCH3
CH3
*Nitrogen atom ใดเปนเบสมากที่สุด
1
2
3
LSD
CH3
CH3
HNCH2C
O
NH2CCH2
H3C
H3C
1
2
AmidesAromatic amines
Aliphatic amines
Aliphatic amines
Aromatic amines
LSD = N2 Xylocain = N1Bufotenin = N1
Bufotenin
1
2
Aliphatic aminesAmides
Xylocain(anesthetic)
N CH2
CH2
HN
H3C
H3C
19
สมบัติทางเคมีของเอมีน
เอมีนมีสมบตัิทางเคมีเปนทั้งเบส (basicity) และเปน Nucleophile หรือ เอมีนที่หมู -NH2 ตอกบัวงbenzene ความวองไวตอปฏกิิริยาของวงแหวนจะเพิ่มขึ้น เพราะที่ N-atom มี e- คูอิสระ (lone pair e-) ทําใหเอมีนสามารถทําปฏกิิริยากบัรีเอเจนตอื่น ๆ ที่ตองการอิเลคตรอน
20
1.ปฏิกิริยาการเกิดเกลือ (Amine salts)
ปฏกิิริยาเอมีนกับกรดปฏกิิริยาเอมีนกับกรด ((BasicityBasicity of Amines)of Amines) ใหเกลือแอมโมเนียม((AAmmonium salt)mmonium salt) ที่ละลายในน้ําไดดี
H-Cl
Cl-
Ammonium saltAmine
N
CH3
CH3
+ N
CH3
CH3
H
21
NH3HSO3
NH2 NH3Cl-HCl
Phentermine hydrochloride
NH2
H2SO4
Amphetamine sulfate
*จงบอกผลผลิตที่เกิดขึ้น
Phentermine
Amphetamine
22
NH2CCH2
O
CH2NH2C
CH2H3C
H3C
NH2CCH2
O
CH2NH2C
CH2H3C
H3C+
HCl
-
Novocaine(water-insoluble)
HCl(1 mole)
จงเขียนสูตรโครงสรางของNovocaine hydrochloride
Novocaine hydrochloride(water-soluble)
23
Free amine คือ ปฏกิริิยาเปลีย่นเกลือของเอมีนกลบัเปนเอมีนดวยดางแก
N
CH3
CH3
H
N
CH3
CH3
+ NaOH
+ H2O + Na+
Ammonium salt
Amine
24
2.1ปฏิกิรยิาของ Primary Amines (R-NH2) กับAldehydes หรอื Ketones
ปฏกิิริยาการเกิด Imines or Schiff base
2. ปฏกิิริยาที่มี N-atom เปน Nucleophile
O
CCH3H3C
CH3 NH2
N
CCH3H3C
CH3H++ H2O
Schiff baseAcetones10amine
25
HNN
O
O
N
C
H
O NO2
HNN
O
O
NH2 C
H
O NO2O
H++
*จงเขียนสูตรโครงสรางของ Nitrofurantoin(antibiotic, used in treating urinary tract
infection)
NitrofurantoinH2O +
26
N CH C
CH
OH
O
CH3
CH3
C
H
H
C
H
H
O H2N CH C
CH
OH
O
CH3
CH3
*จงเขียนสูตรโครงสรางผลผลิตที่ไดจาก valine ทําปฏิกิรยิากับ formaldehyde
valineformaldehyde
H+
H2O +
27
NCH3
CH3
NCH3
CH3
CH3
N
CH3
CH3
N
CH3
CH3
CH3CH3-I
CH3-I
I-
I-
2.2 ปฏิกิรยิาของ Amines กับ Alkyl halides
28
HNO2 + NaClNaNO2+ HCl 0-50C
H2O + NO+H ++ HNO2
เตรียม nitrous acid จาก NaNO2 กับกรด
nitrous acid สลายให +NO
3.ปฏกิิริยาAmines กับ nitrous acid(HNO2)
สําหรับ +NO ทําปฏกิริิยากับเอมีนตาง
ชนิดกันใหผลผลิตแตกตางกัน
29
CH3CH2+
CH3CH2-NH2
HNO2
0-50CCH3CH2-NH2-N=N
+
+ N2
carbocation
diazonium salt
H2O
CH3CH2OHCH2=CH2
- H+
3.1 ปฏิกิรยิา 1oAliphatic amines กับ +NOให diazonium salt ที่สลายตัวตอทันทีใหกาซ N2
30
3.2 ปฏิกิรยิา 2oAliphatic amines กับ HNO2 ให Nitrosamine
N
R
R
H N OHO
N N O
R
R
+
+ H2O
Nitrosamine(Carcinogenic compounds)
31
NH2 N N0-50C
HNO2
diazonium salt
3.3 ปฏกิริิยา1o Aromatic amines กบั +NO ให benzenediazonium salt ที่สลายตัวยากที่ 00C
OH
500CH2O
N2+
32
* Amineที่ทําปฏิกิริยากับ NaNO2 / HClใหกาซ N2 คือ และใหNitrosamine คือ CH2CH2
NH2
NH
CH3
CH2 NH2
N CH3
H3C
N,N-dimethylcyclobutanamineN-methylcyclopentanamine
cyclopentylmethanamine2-cyclobutylethanamine
AB
C D
A and B are 10 amines. C is 20 amines.
33
3.4 ปฏกิริิยาจับคู (Azo coupling)
Diazonium salts ของ 1o Aromatic amines เปน electrophile อยางออนสามารถทําปฏกิิริยา electrophilic substitution กบัสารประกอบอะโรเมติกที่วองไวตอปฏกิิริยา เชนPhenol หรือ Aniline ใหสารประกอบ Azo(Ph-N=N-Ph) เปนสารที่ใชทําสียอมผา ปฏกิิริยาจบัคู จะเกิดที่ตําแหนง para หรือ ortho ของหมู-OH หรือ -NH2
34
NH2 N N
O-Na+
3.4 ปฏกิริิยาจับคู (Azo coupling)
0-50C
HNO2
N NN N O-Na+
35
NH2S
O
O
HO1. HNO2(0-50C)
2.
*จงเขียนสูตรโครงสรางของ Methyl Orange
N
CH3
CH3
N
N
N
CH3
CH3S
O
O
HO
Methyl Orange (Azo compounds) is a pH indicator
36
NH2
N
N
NH2
H2N
NH2
H2N
1. HNO2(0-50C)
2.
*จงเขียนสูตรโครงสรางของ Basic Orange 2
Basic Orange 2
37
โดยนาํ (R4N+ , X-) ไปทําปฏิกิริยากับ silver
oxide (Ag2O) ให quaternary ammonium hydroxide (R4N
+ ,OH-) ที่มสีมบัติเปนเบสแก เมือ่นํา R4N
+ ,OH- ไปใหความรอน จะเกิดปฏิกิรยิา Elimination โดยมี leaving group เปน amine และให less substituted alkene(หมูอลัคิลที่ตอกับพันธะคูนอยกวา) เปนผลผลิตหลัก(Major product)
4. ปฏิกิรยิาของ quaternary ammonium halideหรอืเรยีกปฏิกิรยิา Hofmann Elimination
less substituted alkene
38
NCH3
CH3
H
CH3
NCH3
CH3
CH3H
NCH3
CH3
CH3H
NCH3
CH3
H
CH3
OH-
OH-
heat
heat
ปฏิกิรยิา Elimination ของ quaternary ammonium hydroxide (R4N
+ , OH-)
NCH3
CH3
CH3
NCH3
CH3
CH3
Major product
123
1
23
39
NCH3
CH3
CH3
CH3
NCH3
CH3
CH3
CH3
NCH3
CH3
CH3
CH2
NCH3
CH3
CH3
OH-
heat
*จงบอก Major productA
B
C
B = less substituted alkene
123 1
23
1
23
40
B = less substituted alkene
*จงบอก Major product
N
NN N
N
OH-
heat
A
B C D
41
สรุปสรุปสมบัติทางเคมีสมบัติทางเคมี1.ปฏิกิริยาการเกิดเกลือ (Amine salts)2.ปฏิกิริยาที่ม ีN-atom เปน Nucleophile3.ปฏิกิริยา Amines กับ nitrous acid (HNO2)4.ปฏิกิริยาเคมี quaternary ammonium halide
หรอืปฏิกิริยา Hofmann Elimination