Một số amin dùng làm thuốc Amines as Pharmaceutical Agents O HN
OH
CH3
CH3 HN
CH3 Pseudoephedrine (decongestant) Pseudoephedrin
OH Acetaminophen Acetaminophen (analgesic)
NH2
H N
O
O
Cl
O OH
N
N
O Aspartame Aspartam
CH3 (artificial sweetener)
Chlorpheniramine Chlopheniramin (blocks the effect of histamine)
MỤC TIÊU HỌC TẬP - Trình bày được định nghĩa, cấu tạo, phân loại, danh pháp của amin đơn chức - Trình bày được các phương pháp điều chế chính của amin đơn chức - Trình bày được các hoá tính chính của amin đơn chức - Trình bày được cấu tạo, danh pháp, và các phản ứng đặc trưng của diamin, aminoalcol và aminophenol.
ĐẠI CƯƠNG 1. Định nghĩa Dẫn chất hữu cơ của NH3
Tồn tại trong tự nhiên
Phân loại R'' R N+ R' X R'''
amin bËc 1amin bËc 2 amin bËc 3muèi amoni bËc 4 2. Danh pháp Amin bậc 1 Tên gốc hydrocarbon + amin Tên hydrocarbon + amin Ví dụ
Amin thơm bậc 1 Tên hydrocarbon + amin Anilin
H2N
Dẫn chất của anilin
Ví dụ: Amin bậc 2 và bậc 3 + Amin đối xứng Tiền tố di (tri) + tên gốc alkyl + amin Ví dụ
+ Amin không đối xứng * Dẫn chất thế vào N của amin bậc 1 * Gốc alkyl lớn nhất là mạch chính, các gốc alkyl khác là nhóm thế vào vị trí N Ví dụ Hợp chất diamin Tên hydrocarbon + diamin Tên gốc hydrocarbon đa hoá trị + diamin Ví dụ
Khi amin là nhóm thế: -amino Ví dụ Hợp chất amoni bậc 4 N: mang điện tích dương → amoni
X: tên muối
Tên các gốc hydrocarbon + amoni + tên X Ví dụ Bài tập Tên thông thường - Alkylamin không có tên thông thường. - Một số arylamin đơn giản có tên thông thường
2. Cấu trúc - Liên kết với N: tương tự như trong phân tử NH3 - Góc liên kết C-N-C: xấp xỉ 1090 Lai hoá sp3
Tính không trùng vật ảnh: Amin
Lai hoá sp3
Amin có 3 nhóm thế khác nhau và 1 đôi điện tử tự do
có 3 nhóm thế khác nhau theo nguyên tắc có tính không trùng vật ảnh Hai đối quang
Tuy nhiên: 2 đồng phân này có thể chuyển đổi cho nhau qua dạng trung gian→ không có đồng phân quang học
Hai đồng phân này có thể chuyển đổi cho nhau
Trạng thái trung gian
Muối amoni bậc 4: có đồng phân quang học Cặp đối quang của muối amoni bậc 4 Nguyên tử N của muối amoni bậc 4 có tính không trùng vật ảnh khi N gắn với 4 nhóm thê khác nhau.
MONOAMIN 1.Điều chế 1.1. Alkyl hoá NH3 Sản phẩm
Amin bậc 1
Amin bậc 2
Amin bậc 3
Muối amoni bậc 4
NH2 + 2NH3
+ NH4+Cl-
Phương pháp Garbriel (đi từ phtalimid) - Điều chế amin bậc 1 mà không tạo thành sản phẩm amin thế bậc 2, bậc 3 - Sử dụng phản ứng thế SN2 với dẫn chất alkyl halogenid để tạo thành liên kết C-N -Tác nhân ái nhân chứa N là N-kaliphtalimid
O
– •N• • •
O
K+
O • NH •
O
KOH
O – •N • •
O
Các dạng cộng hưởng
•
K
+
O
– •N • + R •
O
•
••
X•
SN2
•N •
•• •
O
O +
Acid hoặc base
CO2H + CO2H
H2N
R
•• – •X• •• • •
R
1.2. Khử hoá hợp chất chứa Nitơ 1.2.1. Khử hoá hợp chất nitro
HNO3
Cl
H2SO4
(88-95%)
Tác nhân khử khác: H2/Ni, Sn/HCl
1. Fe, HCl 2. NaOH
Cl
NO2
Cl
NH2 (95%)
1.2.1. Khử hoá hợp chất nitril
CH3CH2CH2CH2Br
NaCN
CH3CH2CH2CH2CN (69%)
Tác nhân khử khác:LiAlH4
H2 (100 atm), Ni CH3CH2CH2CH2CH2NH2 (56%)
1.2.2. Khử hoá hợp chất amid Sử dụng tác nhân khử: LiAlH4 Khử amid bậc 1, bậc 2, bậc 3 về amin bậc 1, bậc 2, bậc 3 tương ứng.
O
COH
1. SOCl2
O
CN(CH3)2
2. (CH3)2NH
(86-89%) 1. LiAlH4 2. H2O
CH2N(CH3)2 (88%)
1.3. Khử hoá hợp chất carbonyl(amin hoá khử)
R
fast C
O
R'
+
NH3
C H
Cơ chế phản ứng
C
NH +
R'
R R'
R
H2, Ni NH2
H2O
Ví dụ: NH3 tạo amin bậc 1
H2, Ni
O + NH3
H
ethanol
NH2 (80%)
Qua trung gian
NH
Ví dụ: amin bậc 1 tạo amin bậc 2
O CH3(CH2)5CH
+ H2N
H2, Ni
ethanol
(65%)
CH3(CH2)5CH2NH
Qua trung gian
CH3(CH2)5CH
N
Ví dụ: amin bậc 2 tạo amin bậc 3
O CH3CH2CH2CH
+
N H
H2, Ni, ethanol
N CH2CH2CH2CH3
(93%)
Tác nhân khử hay sử dụng: natri cyanobohydrid NaBH3CN
1.3. Phản ứng thoái phân Hoffman
Cơ chế phản ứng 2.Tính chất vật lý - Amin có ít hơn 5C: tan trong nước - Có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn alkan nhưng thấp hơn alcol
- Amin bậc 1 và amin bậc 2: tạo liên kết hydro làm tăng nhiệt độ sôi
Ts«i: 500C
Ts«i: 340C
Ts«i: 30C
3.Tính chất hoá học 3.1. Tính chất chung - Cặp điện tử tự do trên nitơ làm amin có tính base và có tính ái nhân
Tính base:
N•
H
X
C
O
•
Tính ái nhân
N• •
3.1.1. Tính base RNH3 +OH
RNH2 + HOH +
Kb RNH3
=
-
[RNH 3] [OH] [RNH 2] RNH2 + H3O
+ HOH
+
Ka
=
[RNH 2] [H 3O] +
[RNH 3]
Ka.Kb = 10-14 , pKa + pKb = 14 Ví dụ: pKa của acid liên hợp của một số amin - Amin có tính base mạnh hơn alcol, ether, nước.
- Ảnh hưởng của nhóm thế đến tính base + Nhóm thế đẩy điện tử làm tăng tính base + Nhóm thế hút điện tử làm giảm tính base Tuy nhiên: dialkylamin có tính base mạnh hơn trialkylamin
R R
N+
H R
H O
H
R R
N+
H H
H O
O H
- Arylamin có tính base yếu hơn alkylamin
H H
- Nhóm thế cho điện tử gắn vào vòng benzen làm tăng tính base của các arylamin so với anilin NH2 D
NH2 D:Nhóm cho điện tử
OH OR NHCOR R
- Nhóm thế hút điện tử gắn vào vòng benzen làm giảm tính base của các arylamin so với anilin NH2 W
W:Nhóm hút điện tử
-X -CHO
-CN -SO3H
-COR
-NO2
-COOR -COOH
-NR3+
Tất cả các amin đều phản ứng với acid mạnh tạo thành muối tan trong nước OH HO
OH NH2
+ HCl
H2 O
HO (R)-Norepinephrine (only slightly soluble in water)
CH3NH2 +HCl
methylamin
HO
NH3 + Cl-
HO (R)-Norepinephrine hydrochloride (a water-soluble salt)
[CH3-NH3] Cl +
hoÆc 3-NH CH 2.HCl
clohydrat methylamin
3.1.2. Phản ứng alkyl hoá
N• + •
R
••
X•
•• •
H
+ N
R +
R
+
•• – •X• • •• •
H
N
••
H
+
Ví dụ: Amin dư
+
NH2
ClCH2
(4 mol)
(1 mol)
NaHCO3
90°C
NHCH2 (85-87%)
Ví dụ: Dẫn chất halogen dư
+
CH2NH2
methanol
3CH3I
t0
+ CH2N(CH3)3 (99%)
I
–
Ví dụ
3.1.3. Phản ứng oxy hoá (O) H2O2
RNH2
(O) H2O2
R NH R
R N R
R NH OH
R
[O] H2O2
N-alkyl hydroxylamin N,N-dialkyl hydroxylamin
R N R OH R (+)
R N
R
(-)
O
N-oxyd amin bËc 3
Amin thơm (O)
N O
H2SO5 nitrosobenzen acid permonosulfuric NHOH NH2 (O) NH2
NH
O
KMnO4/ H2SO4®Æc OH
(O) NaClO Cr2O7 3/ Na 2
(O)
N
O O quinoniminp-quinon C6H5 C6H5 N N N NH2
N N m¶nh cña ®en anilin C6H5 N N NH2
NaOCl (Cl /2 NaOH) N pseudo mauvein (tÝm hoa cµ)
3.1.4. Phản ứng với HNO2
Acid nitrơ Tác nhân ái điện tử
Phản ứng của amin bậc 2
+ N
••
••
N
O•
•N •
•
H
••
••
N
O• •
+ H
+
N• •
H
+
••
N +
••
O• •
Phản ứng tạo thành hợp chất N-nitroso amin
Ví dụ:
NaNO2, HCl
••
(CH3)2NH
(CH3)2N
H2O N
O
••
(CH3)2N
••
N
••
O• •
(88-90%)
N-nitrosodimethylamin
N
N
N
N
O
N-nitrosopyrrolidin
N
O
N-nitrosonornicotin
Phản ứng của amin bậc 1
R
H
R
+ N
••
N
••
O•
•N •
•
H
H H
R
N
O• •
+ H
+
N• •
H
••
••
+
••
N +
••
O• •
Tương
tự phản ứng của amin bậc 2
Phản ứng của amin bậc 1
R
•N •
••
N
H
•• +
O
H
••
N
••
O• •
H
••
N
•N •
••
O• •
H
R
+
+
H
H
•N •
R
H
+
R •N •
H ••
N
O• + • H
Phản ứng của amin bậc 1
H R
+
+ •N
N•
• • Phản ứng tạo thành ion alkyl diazonium Ion diazonium tạo thành carbocation
R
+ N
N• •
R •N •
+
•O• • •
H
H ••
N
O• + • H
Tóm lại
ROH + N 2 + H 2O
RNH 2 + HNO 2 + Amin bậc 3 R
N
H +HO N O
(CH3)2N
H +HO N O
R
R R
N
(CH3)2N
N O + H2O
N O +H2O
p-nitroso N,N-dimethyl anilin
+ Amin thơm
3.2. Một số phản ứng của amin bậc 1, bậc 2 3.2.1.Phản ứng acyl hoá O
O RNH 2 +
R'
C
OR"
R'
O
O RNH 2 +
R'
C
C
Cl
R'
C
R N
H
R N
H
O
O RNH 2 +
R'
C O
RNH 2 +
R'
C
R'
OH
C
C
R'
R"
H
N O
O O
R
C
R N
H
3.2.2.Phản ứng với hợp chất cơ kim
RNH2 + CH3MgX RNH + CH3MgX R'
R-NH-MgX + CH4 R-NH-MgX + CH4 R'
3.2.3.Phản ứng với sulfonylclorid
R NH2 + ArSO 2Cl
R NH + ArSO 2Cl R
Ar SO2 N R +HCl H arylsulfonamid (I) Ar SO2 N
R
+HCl
R arylsulfonamid (II)
Một số sulfamid dùng trong ngành Dược
3.2.4.Phản ứng với halogen RNH2
+X 2 (- HX)
RNHX
+ 2X
R N
X
X (- HX) Na2CO3 / H2O N-halogen amin N,N-dihalogen amin
R NH R
+X 2 (- HX)
R N X Na2CO3 / H2O R N-halogen amin
3.2. Tính chất riêng 3.2.1. Amin bậc 1 + Tạo isonitril R N H H
+ Tạo imin
Cl
Cl 3KOH R N C +3HCl+3H2O C + Cl H isonitril
3.2.1. Amin thơm - Nhóm amin hoạt hoá nhân thơm mạnh, phản ứng thế ái điện tử vào nhân thơm xảy ra ở tất cả vị trí ortho và para. - Khoá nhóm amin, phản ứng thế ái điện tử xảy ra 1 lần
-Phản ứng halogen hoá
- Phản ứng nitro hoá
- Phản ứng sulfon hoá
NH2 +
NH2
-
oC 180
oC 180-200
NH3SO4H H2SO4 sulfat acid anilin
SO3H NH2 oC 100
NH2 +
SO3H
SO3H (15%) (85%) acid o-amino acid p-amino benzen sulfonic benzen sulfonic
- Phản ứng acyl hoá
Phản ứng này có ý nghĩa trong tổng hợp dẫn chất thế của anilin
Chất điển hình Một số alcaloid
DIAMIN NH2
NH2
NH2 NH2 NH2
1. Điều chế H 2N
NO2 O 2N
H2/Ni
H 2N
Các phương pháp điều chế: phần đại cương
NH2
2. Tính chất 2.1. Tính chất chung 2.2. Tính chất khác 2.2.1. Phản ứng với HNO2 - Tạo dị vòng chứa nitơ NH2
HNO 2
NH2 (NaNO 2 / HX) oC 0-5
N N OH NH2
- H2O
N N H
N
Benzotriazol
- Tạo phẩm màu Bismark H2N +
NH2
NaNO 2 NaNO 2 / HX oC) (0-5
NH2
-
N N X
H (- HX)
NH2 H2N
H2N N N
NH2
N N
HNO 2 oC) (0-5
+
NH2
-
N N X
NH2 H2N H
NH2
H2N NH2
N N
NH2
(- HX) N N H2N
NH2
phÈm mµu Bismark
- Tạo muối diazoni +
NH2
-
N N X HNO 2
NH2
NaNO 2 / HX oC) (0-5
-
N N X +
2.2.1. Phản ứng đóng vòng NH2 NH2
+
HO O
C R
- 2H 2O
H N C R
N alkyl benzimidazol
N H2
+
O C R - 2H 2O
N H2 O C R o-phenylendiamin
Chất điển hình
N
C R C R
N dÉn chÊt dialkyl quinoxalin
AMINOALCOL 1. Điều chế
R-CHNH2-COOC2H5
+
4H
R-CHNH2-CH2OH
2. Tính chất - Tính base: - Tính chất hoá học của 2 nhóm chức + Amino + Hydroxyl 3. Chất điển hình
+
C2H5OH
3.1. Cholamin Công thức:
2
HN-CH2-CH2-OH
Điều chế Cl-C2H4OH + NH3
H2N-C2H4OH
H2C
H2N-C2H4OH
CH2 + NH3 O
Tính chất hoá học Tính chất sinh học Có trong thành phần phospholipid: Cephalin
+
HCl
3.2. Cholin Công thức:
[(CH3)3N+-CH2-CH2OH]OH-
Điều chế CH2 + (CH3)3N
H2C
[(CH3)3N-CH2-CH2-OH]OH
O
Tính chất hoá học Tính chất sinh học Hạ huyết áp, điều hoà chuyển hoá chất béo Chất dẫn truyền xung động thần kinh
+
AMINOPHENOL OH
NH2
OH
OH NH2
NH2 o-amino phenolm-amino phenol p-amino phenol
1. Điều chế - o-aminophenol
NO2 HO
H2N [H]
HO
- m-aminophenol OH
OH
OH
NH3 p, T0
NH2
NO2
NO2 HNO3 H2SO4
[H]
H2SO4 SO3H
NH2
NH2 SO3H
NaOH 0 280C
OH
2. Tính chất - Tính chất của nhóm –NH2 NH2 OH
+
NH3 Cl
+ HCl hoÆc + H4 2SO
OH
+ NH3 HSO 4
-
hoÆc OH
- Tính chất của nhóm –OH OH NH2
+ NaOH
ONa NH2
+H2O
- Tính chất riêng + Dễ bị oxy hoá O
OH
O H2O
K2Cr2O7
H+
H2SO4
NH O NH2 p-amino phenol p-quinon imin p-quinon
+ Phản ứng đóng vòng OH NH2
+ (CH3CO)2O
OH NH COCH3
- H2O
O N
C CH3
methyl benzoxazol
+ Tác dụng với CO2 OH NH2
+ CO 2
COOH OH NH2 (PAS)