Functionele groepen op basis van tweede- en derdeperiode-elementen HOOFDSTUK XVII: Functionele groepen op basis van tweede- en derdeperiode-elementen Vermelden dat meeste niet in handboek staat !!!! Exacte waarden niet zo belangrijk, wel grote klassen en vooral onderlinge relaties ! Mc Murry: pagina 649-658 pagina 892-931

een trans 2-halocylohexanol 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

Hoog SN1 carbokationkarakter in de transitietoestand mechanisme Hoog SN1 carbokationkarakter in de transitietoestand

Methyleen cyclohexaanoxide Basegekatalyseerde epoxide opening Methyleen cyclohexaanoxide 1-hydroxymethyl cyclohexanol butylmagnesium bromide 1-hexanol Aanval van Grignardreagentia

mechanisme geen aanval hier Typische SN2 reactie met aanval van het nucleofiel op de sterisch minst gehinderde plaats.

Toepassing: epoxyharsen en epoxylijmen

Bisfenol A Epichloorhydrine “prepolymeer” midden van keten 1 einde van keten 2 vernette ketens verharding:

XVII.2 Thiolen en sulfides (Mc Murry: p 655-658) ethaanthiol cyclohexaanthiol m-mercaptobenzoëzuur dimethylsulfide methyl fenyl sulfide 3-(methylthio)cyclohexeen

Slechte geur !! : stinkdier, opsporen van gaslekken Thiolen Slechte geur !! : stinkdier, opsporen van gaslekken Bereid uitgaande van alkylhalogenides door SN2 substitutie met een zwavelnucleofiel natrium hydrosulfide 1-bromo-octaan 1-octaanthiol Overmaat nucleofiel nodig om verdere substitutie met vorming van een symmetrisch disulfide te vermijden Oxidatie van thiolen

Toepassing: vorming van disulfidebruggen in proteïnen

trimethylsulfoniumiodide Sulfides Zwavel verbindingen: meer nucleofiel dan zuurstofanalogen Dialkylsulfides zijn goede nucleofielen en reageren met primaire alkylhalogenides dimethylsulfide iodomethaan trimethylsulfoniumiodide

S-adenosylmethionine (een sulfoniumzout) Een biologisch methylerend reagens S-adenosylmethionine (een sulfoniumzout)

een dipolair aprotisch solvent Sulfiden worden gemakkelijk geoxideerd Behandeling van een sulfide met waterstofperoxide (H2O2) leidt tot het corresponderende sulfoxide (R2SO) en verdere oxidatie van het sulfoxide geeft een sulfon (R2SO2). methylfenylsulfide methylfenylsulfoxide methylfenylsulfon Dimethylsulfoxide een dipolair aprotisch solvent

XVII.3 Amines: naamgeving en structuur (Mc Murry: p 892-896, zie ook hoofdstuk II en III) Codeïne: pijnstiller Quinine: antimalaria 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

Graad van substitutie op het N-atoom !! RNH2: primair amine R2NH: secundair amine R3N: tertiair amine Graad van substitutie op het N-atoom !! Tert-butylalcohol een tertiair alcohol Trimethylamine een tertiair amine Tert-butylamine een primair amine een quaternair ammoniumzout 2-aminobutaanzuur N,N-dimethyl propylamine N-ethyl-N-methyl cyclohexylamine aniline

XVII.4 Amines: basiciteit (Mc Murry: p 897-903, zie ook hoofdstuk VII) Basiciteit van gesubstitueerde arylamines Arylamines zijn minder basisch dan alkylamines: pKa anilinium ion = 4.63, pKa methylammonium = 10.66

XVII.5 Amines: synthese (Mc Murry: p 903-909) Reductie van nitriles, amides en nitroverbindingen

SN2 reacties van alkylhalogeniden Dioctylamine (43%) sporen Octylamine (45%) Via de azidesynthese 1-broom- 2-fenylethaan 2-fenyl ethylazide ethylamine

Via de Gabriël aminesynthese mechanisme

Stimulator van het centraal zenuwsysteem Via reductieve aminering van aldehyden en ketonen Amfetamine Stimulator van het centraal zenuwsysteem Fenyl-2-propanon

Bereiding van N-methyl-2-fenylethylamine via een reductieve aminering ??

XVII.6 Amines: reacties (Mc Murry: p 912-914) Alkylering en acylering Hofmann eliminatie hexylamine hexyltrimethylammoniumiodide 1-hexeen

1-penteen 2-penteen 94 : 6 verhouding mechanisme Via een E2-eliminatie minder gehinderd beter bereikbaar meer gehinderd minder bereikbaar

Papaver somniferum Toepassing: morfine alkaloïden codeïne methylering heroïne morfine diacetylering

Structuur-activiteitsrelatie: 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

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 AlCl3 katalysator Aromatische substitutie uitvoeren op het amide in plaats van op het amine !

Diazoniumzouten: de Sandmeyerreactie Areen diazoniumzout

aniline iodobenzeen o-methylaniline o-methylbenzoëzuur

Diazonium koppelingsreacties Met Y = -OH of –NR2 een azoverbinding Bereiding van p-(dimetylamino)azobenzeen (vroeger geel kleurreagens voor margarine)

XVII.7 Tetra-alkylammoniumzouten als fasetransferreagentia (Mc Murry: p 921-922)

R3P: XVII.8 Fosfines: reacties Basische eigenschappen: geringer dan van amines, weinig praktisch belang R3P-H pKa = 8-9 + Nucleofiele eigenschappen: zeer uitgesproken met halogeenalkanen : vorming van fosfoniumverbindingen cfr. Wittigreactie Ph3P: + PhCH2Cl  Ph3PCH2PhCl- + R3P: Reducerende eigenschappen: trialkylfosfinen gemakkelijk geoxideerd (ook aan de lucht) tot de corresponderende fosfinoxiden drijvende kracht: vorming van een sterke (P+-O-) binding R3P:  R3P-O- Ph3P minder oxidatiegevoelig (delokalisatie elektronenpaar) +

XVII.9 Organosiliciumverbindingen Si: derdeperiode-element corresponderend met C  gelijkenissen in structuur en eigenschappen tetramethylsilaan (Me4Si) en neopentaan (Me4C): * beide: perfecte tetraëder, sp3-hybrideorbitalen C: 2s en 2p, Si: 3s en 3p * (Si-C)-binding: 189 pm tov (C-C)-binding: 154 pm Bindingssterkten: * C-C: 347 kJ/mol; Si-Si: 222 kJ/mol * C-H: 414 kJ/mol; S-H: 318 kJ/mol * Maar !: Si-Cl: 380 kJ/mol tov C-Cl: 339 kJ/mol Si-O: 451 kJ/mol tov C-O: 359 kJ/mol Si-F: 564 kJ/mol tov C-F: 485 kJ/mol Si – Z  Si+ :Z- Elektropositief

Belangrijkste reacties Bescherming en ontscherming van alcoholen en enolen Bescherming: Et3N ROH + (CH3)3SiCl ROSi(CH3)3 ROH + (CH3)3CCl !! (ROTMS) Ontscherming:

Bescherming: Ontscherming: