Presentatie over: ""— Transcript van de presentatie:

330 de carboxylgroep en derivaten: nucleofiele acyl-substitutiereactie
HOOFDSTUK XII: de carboxylgroep en derivaten: nucleofiele acyl-substitutiereactie Mc Murry: pagina

331 XII.1 Inleiding Cholinezuur
CH3COOH ethaanzuur of azijnzuur: geur van azijn CH3CH2CH2COOH butaanzuur of boterzuur: geur van zure boter CH3(CH2)4COOH hexaanzuur of capronzuur: aroma van vuile sokken

332

333 XII.3 Structuur en fysische eigenschappen van carbonzuren en derivaten
(Mc Murry: p )

334

335 Kookpunten (illustratie) MG kpt (°C) MG kpt (°C) MG kpt (°C)
CH3CH2CH CH3CH2CH2CH CH3(CH2)4CH CH3CH2OH CH3CH2CH2OH CH3(CH2)4OH HCOOH CH3COOH CH3(CH2)2COOH HCONH CH3CONH CH3CONMe HCOOMe CH3COOEt HCOCl / CH3COOCl CH3CN CH3CH2CN CH3(CH2)3CN 341

336 XII.4 Dissociatie van carbonzuren (Mc Murry: p 741-743, zie ook hoofdstuk VII)
pKa CH3CH2OH = 16 pKa CH3COOH = 4.75

337 XII.5 Substituent effecten op zuurtegraad (Mc Murry: p 743-745, zie ook hoofdstuk VII)
EDG EWG Elektron-Donating Group zwakker zuur Elektron-Withdrawing Group sterker zuur CH3COO- CCl3COO-

338 Desactiverende groepen
XII.6 Substituent effecten in benzoëzuur (Mc Murry: p ) p-methoxybenzoëzuur pKa = 4.46 benzoëzuur pKa = 4.19 p-nitrobenzoëzuur pKa = 3.41 -Y pKa -OH -OCH -CH -H -Y pKa -Cl 4.0 -Br 3.96 -CHO 3.75 -CN 3.55 -NO Activerende groepen Desactiverende groepen

339 (anti-artritis, merknaam ‘Mylan’)
XII.7 Bereiding van carbonzuren (Mc Murry: p ) 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 E2 eliminatie te vermijden. Voorbeeld: commerciële synthese van fenoprofen (niet-steroidale anti-inflammatoire drug (NSAID) Fenoprofen (anti-artritis, merknaam ‘Mylan’)

340 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 CH3CH2CH2COOH uit het corresponderende halogeenalkaan ??? * Bereiding van (CH3)3CCOOH uit het corresponderende halogeenalkaan ???

341 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)

342 XII.9 Reacties van carbonzuren (Mc Murry: p 749)
zie ook hoofdstuk zuur- / basereacties zie hoofdstuk oxidatie / reductie

343 Maar mechanisme volledig verschilend van SN2 !!!
XII.10 De nucleofiele acyl-substitutiereactie (Mc Murry: p ) leaving groep: substitutiereacties Geen leaving groep: additiereacties Maar mechanisme volledig verschilend van SN2 !!! additie eliminatie +

344 Relatieve reactiviteit van carbonzuurderivaten
Sterische factoren Ongehinderde C=O reageren sneller dan sterisch gehinderde. Sterk gepolariseerde carbonzuurderivaten reageren sneller. Elektronische factoren

345

346 Types nucleofiele acyl-substitutiereacties

347 XII.11 Nucleofiele acyl-substitutiereacties van carbonzuren (Mc Murry: p 779-783)

348 Omzetten van carbonzuren in zuurchloriden (RCO2H  RCOCl)
Omzetten van carbonzuren in zuuranhydriden

349 Netto-effect: substitutie van een OH door OR’
Omzetten van carbonzuren in esters (RCO2H  RCO2R’): 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 H2O b) overmaat alcohol

350 Alternatief via SN2 reactie
Omzetten van carbonzuren in amiden ( RCO2H  RCONH2 ): Zuur – basereactie !!!!

351 XII.12 Chemie van zuurchloriden (Mc Murry: p 783-788)
Acid chloride

352 Hydrolyse ( RCOX  RCO2H )
Alcoholyse ( RCOX  RCO2R’ )

353 N,N-dimethylbenzamide
Aminolyse ( RCOX  RCONH2 ) benzoylchloride N,N-dimethylbenzamide Tweede equivalent amine reageert met het gevormde HCl. Alternatief: NaOH.

354 Manicon (mannelijke mier)
Reactie met organometaalreagentia Grignard reagentia niet geïsoleerd !! Gilman reagentia Manicon (mannelijke mier)

355 Mierezuur azijnzuur anhydride
XII.13 Chemie van zuuranhydriden (Mc Murry: p ) Bereiding van zuuranhydriden Mierezuur azijnzuur anhydride Reacties van zuuranhydriden Acid anhydride

356 Commerciële bereiding van aspirine
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

357 XII.14 Chemie van esters (Mc Murry: p 789-795)
Bereiding van esters Gelimiteerd tot primaire halogeenalkanen Gelimiteerd tot simpele alcoholen Zeer algemene methode

358 Base-gekatalyseerde esterhydrolyse:
Hydrolyse ( RCO2R’  RCO2H ) Base-gekatalyseerde esterhydrolyse: verzeping Afzonderlijke stap !

359 Zuur-gekatalyseerde esterhydrolyse:
omgekeerde van de Fisher verestering Evenwichtsreactie ! Evenwicht verschuiven naar carbonzuur door overmaat H2O

360 Aminolyse ( RCO2R’  RCONH2H)
Reactie met Grignardreagentia

361 XII.15 Chemie van amiden (Mc Murry: p 795-797)
Bereiding van amiden Hydrolyse van amiden Aminozuren Proteïne (polyamide)

362 Zure hydrolyse Amide binding: stabiel  drastische condities nodig: * sterk zuur (of sterke base), verhoogde temperatuur * natuur: enzymatisch

363 RCH2Br + Na+ CN- RCH2CN + NaBr
XII.16 Chemie van nitrillen (Mc Murry: p ) Bereiding van nitrillen RCH2Br Na+ CN RCH2CN NaBr SN2 ether Reacties van nitrillen

364 Nitrile

365 Hydrolyse ( RCN  RCO2H )

366 Via hydrolyse van het gevormde imine
Reactie van nitrillen met organometaal reagentia ( RCN  RCOR) nitril Imine anion keton Via hydrolyse van het gevormde imine

367 XII.17 Biologische carbonzuurderivaten (Mc Murry: p 798-799)
thioester Acetyl Coenzyme A glucosamine N-acetylglucosamine