Derivati karboksilnih kiselina

Derivati karboksilnih kiselina
Značaj
Sinteza
poliestri, poliamidi, lekovi, boje, pigmenti,
sapuni ...
Rastvarači
estri, amidi, nitrili
Industrijska primena
prehrambena ind., industrija parfema
Biološki značajna jedinjenja
masti i ulja,
nosioci mirisa,
peptidi (belančevine)
hormoni
antibiotici
1

Podela
Alkanoil-halogenidi (halogenidi k.k.)
Anhidridi k.k.
Estri k.k.
Amidi k.k.
Nitrili
Alkanoil-halogenidi (halogenidi k.k.)
R
C O
X
X = F, Cl, Br, I
R = alkil- ili aril-grupa.
Imenuju se promenom imena alkanske kiseline iz
koje nastaju u ALKANOIL-HALOGENIDE.
Halogenidi cikloalkankarboksilnih kiselina zovu se
CIKLOALKANKARBONIL-HALOGENIDI.
2

Alkanoil-halogenidi (halogenidi k.k.)
Cl
O
pentanoil-hlorid
O
CH 3
CCl
etanoil-hlorid
(acetil-hlorid)
CH 3
O
CH 3
CHCH 2
CBr
3-metilbutanoil-bromid
O
O
C
Cl
C
I
cikloheksankarbonil-hlorid
benzoil-jodid
Alkanoil-halogenidi (halogenidi k.k.)
Najznačajniji predstavnici su
alkanoil-hloridi.
Dobijaju se delovanjem hlorida
mineralnih kiselina na k.k.
SOCl 2
O
O
RCOOH
ili
ArCOOH
PCl 3
PCl 5
R
Cl
ili
Ar
Cl
3

Anhidridi k.k.
O O
R
C O
C R
R = alkil- ili aril-grupa.
Imenuju se dodajući izraz ANHIDRID
imenu kiseline (ili imenima, u slučaju
mešovitih)
Anhidridi k.k.
O O
O
O
CH 3
COCCH 3
anhidrid
etanske k.
(anhidrid sircetne k.,
acetanhidrid)
O
anhidrid
etanske i propanske k.
O
O
O
O
O
anhidrid
2-buten-dikiseline
(anhidrid maleinske k.
maleinanhidrid)
O
anhidrid
1,2-benzendikarboksilne k.
(anhidrid ftalne k.,
ftalanhidrid)
4

Dobijanje anhidrida k.k.
Reakcija k.k. sa alkanoil-hloridima
Reakcija Na-soli k.k. sa alkanoilhloridima
Reakcija k.k. sa acetanhidridom
Reakcija k.k. sa alkanoil-hloridima
O O O O
RCOH + ClCR'
∆
RCOCR'
+ HCl
Mogu se dobiti prosti (R = R') ili mešoviti (R≠R') anhidridi.
5

Reakcija Na-soli k.k. sa alkanoilhloridima
O
O
O O
- +
RCO Na + ClCR' RCOCR' + Na
+ -
Cl
Mogu se dobiti prosti (R = R') ili mešoviti (R≠R') anhidridi.
-
CH 3 COO
+
Na +
Cl
O
C
H 3
C
O
C
O
O
C
natrijum-etanoat
(natrijum-acetat)
benzoil-hlorid
(anhidrid
sircetne i benzoeve k.)
Reakcija k.k. sa acetanhidridom
O
2RCH 2
COH +
O O
CH 3
COCCH 3
acetanhidrid
(dehidrataciono
sredstvo)
∆
O O
RCH 2
COCCH 2
R
+ 2CH 3
COOH
Acetanhidrid se dobija iz ketena:
CH 3 COOH
etanska k.
(sircetna k.)
AlPO 4
H H 2
C C O
700 o 2 O + C
etenon
(keten)
OH
O
H 2
C C O
+ CH 3
COOH
H 2
C C O
C
CH 3
adicija sircetne k. na
karbonilnu grupu ketena
O O
CH 3
COCCH 3
anhidrid etanske k.
(acetanhidrid)
6

Dobijanje cikličnih anhidrida
Zagrevanjem dikarboksilnih kiselina (intramolekulska
dehidratacija) dobijaju se ciklični anhidridi.
Nastaju stabilni peto– ili šestočlani prstenovi.
O
COH
H 2
C
H 2
C
COH
O
butan-dikiselina
(cilibarna k.)
∆
O
O
O
+ H 2
O
oksa-2,5-ciklopentandion
anhidrid butan-dikiseline
(anhidrid cilibarne k.)
O
O
OH
OH
1,2-benzendikarboksilna k.
(ftalna k.)
∆
O
O
+ H 2
O
O
anhidrid
1,2-benzendikarboksilne k.
(anhidrid ftalne k.)
(ftalanhidrid)
Estri k.k.
R
C O
O
Imenuju se kao ALKIL-ALKANOATI.
Uobičajeno (trivijalno) ime cikličnih
estara je LAKTON, a po IUPAC–u su
to OKSA-2-CIKLOALKANONI.
R'
R, R' = alkilili
aril-grupa
7

Estri k.k.
O
O
3-metilbutil-etanoat
(izopentil-acetat)
(α)
2
O
(β) O 1
oksa-2-ciklobutanon
(β-propiolakton)
O
C
O CH 3
NH 2
metil-(2-amino)benzoat
(metil-antranilat)
(β) 4
3 (α)
(γ)
5
2
O
O
1
5-metiloksa-2-ciklopentanon
(γ-valerolakton)
Dobijanje estara k.k.
Esterifikacija
Intramolekulska dehidratacija γ- i δ-
hidroksi kiselina
sinteza cikličnih estara (laktona)
Reakcija alkanoil-hlorida i alkohola (ili
fenola)
Reakcija anhidrida k.k. i alkohola (ili
fenola)
Reakcija soli k.k. i halogen-alkana
Reakcija estra k.k. i alkohola ili fenola
(transesterifikacija)
8

Esterifikacija
RCOOH + R'OH
H +
RCOOR' + H 2
O
Videti k.k.!
Intramolekulska dehidratacija γ- i δ-
hidroksi kiselina
H 2
C
3
C
H 2
2
4
1
α
O
COH
β γ
C
H2
OH
4-hidroksibutanska k.
(γ-hidroksibuterna k.)
2
H 2
3
H 2
C
C
1
α
O
β
γ
COH
OH
CH 2
CH 2
4 5
5-hidroksipentanska k.
(δ-hidroksivalerijanska k.)
δ
H 2
SO 4
, H 2
O; ∆
H 2
SO 4
, H 2
O; ∆
(α)
(β)
3
4
2
O
O
5
(γ)
+ H 2 O
oksa-2-ciklopentanon
1
(γ-butirolakton)
(α)
3
(β)
4
O
5
(γ)
O
6
(δ)
+ H 2
O
oksa-2-cikloheksanon
2
1
(δ-valerolakton)
9

Reakcija alkanoil-hlorida i alkohola
O
RCCl + R'OH
ili
ArOH
RCOOR' + HCl
ili
RCOOAr
O
O
Cl
+
HO
O
benzoil-hlorid
fenilmetanol
(benzil-alkohol)
fenilmetil-benzoat
(benzil-benzoat)
Reakcija anhidrida k.k. i alkohola
O O
RCOCR + R'OH
ili
ArOH
∆
RCOOR' + RCOOH
ili
RCOOAr
O
O
O
COOH
O
HO
+
∆
O
+
anhidrid
benzenkarboksilne k.
fenilmetanol
(benzil-alkohol)
fenilmetil-benzoat
(benzil-benzoat)
10

Reakcija anhidrida k.k. i alkohola
O
O
+ CH 3
OH
O
anhidrid
butan-dikiseline
(anhidrid cilibarne k.)
∆
COOCH 3
H 2
C
H 2
C
COOH
(kiseli metil-estar cilibarne k.)
(monometil-sukcinat)
O
O
O
+ 2CH 3
OH
∆
COOCH 3
H 2
C
H 2
C
COOCH 3
(metil-estar cilibarne k.)
(dimetil-sukcinat)
Reakcija soli k.k. i halogen-alkana
O
- +
RCO Na + R'X RCOOR' + Na
+ -
X
1 o
O
-
O + Na
natrijum-etanoat
(natrijum-acetat)
+
Cl
hlorfenilmetan
(benzil-hlorid)
O
O
fenilmetil-etanoat
(benzil-acetat)
11

Reakcija estra k.k. i alkohola ili fenola
(transesterifikacija)
R
O
C
OR"
+ -
H ili OH O
+ R'OH R C + R"OH
OR'
ili
ili
ArOH
RCOOAr
CH 3
COOCH 2
CH 3
+ CH 3
OH
etil-etanoat
(etil-acetat)
metanol
+ -
H ili OH
CH 3 COOCH 3 + CH 3 CH 2 OH
metil-etanoat
(metil-acetat)
etanol
Biodizel
OOCR
OOCR'
OOCR''
+ CH 3
OH
+ -
H ili OH
RCOOCH 3
+
R'COOCH 3
+
+
OH
OH
OH
triglicerid
R"COOCH 3
glicerol
•Biodiezel - dizel gorivo dobijeno iz biljnih ulja ili životinjskih masti
na bazi alkil-(metil-, propil- ili etil-) estara.
•Smeša alkil-estara viših masnih kiselina.
•Reakcija se izvodi obično sa NaOH u CH 3
OH ili sa NaOCH 3
.
•U smeši NaOH i CH 3
OH samo je 50% CH 3
OH prevedeno u CH 3
ONa
(+H 2
O – saponifikacija).
•Nukleofil u reakciji je CH 3
O - (metoksidni jon).
12

Amidi k.k.
O
O
R
C NH 2
R C NHR' R
O
C
1 o 2 o 3 o
R, R' = alkil- ili aril-grupa
NR' 2
Imenuju se kao ALKANAMIDI.
Kod uobičajenih imena, završetak –SKA KISELINA
zamenjuje se sufiksom AMID.
U cikličnim sistemima završetak –KARBOKSILNA
KISELINA zamenjen je sufiksom KARBOKSAMID.
Supstituenti na azotu označavaju se prefiksom N-
ili N,N- u zavisnosti od broja supstituenata.
Uobičajeno (trivijalno) ime cikličnih amida je
LAKTAM, a po IUPAC–u su to AZA-2-
CIKLOALKANONI.
Amidi k.k.
O
NH 2
etanamid
(acetamid)
O
NH 2
benzenkarboksamid
(benzamid)
O
NH
N-etilpropanamid
(N-etilpropionamid)
O
C
CH 3
N CH 3
CH 3
2,N,N-trimetilbenzenkarboksamid
(2,N,N-trimetilbenzamid)
O
(β)
NH 2
cikloheksankarboksamid
(α)
3
4
2
O
5
(γ)
1
NH
6 (δ)
aza-2-cikloheksanon
(δ-valerolaktam)
13

Dobijanje amida k.k.
Reakcija termičke dekompozicije amonijum-soli
k.k.
Reakcija alkanoil-hlorida i amonijaka, 1° i 2°
amina
Reakcija anhidrida k.k. i amonijaka, 1° i 2°
amina
Reakcija estara k.k. i amonijaka, 1° i 2° amina
Intramolekulska dehidratacija γ- i δ-amino k.
Reakcija anhidrida dikarboksilnih k. i
amonijaka, 1° amina
Reakcija dikarboksilnih k. i amonijaka, 1°
amina
Reakcija termičke dekompozicije
amonijum-soli k.k.
RCOOH + NH 3
- +
∆
RCOO NH 4
amonijum-so k.k.
amonijum-alkanoat
O
RCNH 2
+ H 2
O
1 o
amid
Videti k.k.
14

Reakcija alkanoil-hlorida i amonijaka,
1°i 2°amina
2NH 3
R
O
NH 2
+ -
+ NH 4 Cl
1 o amid
O
O
R
Cl
2R'NH 2
R NHR'
2 o amid
+ -
+ R'NH 3
Cl
2R' 2
NH
O
R NR' 2
3 o amid
+ -
+ R' 2
NH 2
Cl
Reakcija alkanoil-hlorida i amonijaka,
1°i 2°amina
O
NH 2
O
+ -
NH 3
Cl
Cl
+ 2
N
H
+
benzoil-hlorid
benzenamin
(anilin)
N-fenilbenzenkarboksamid
(N-fenilbenzamid)
(anilinijum-hlorid)
O
H
CH 3
CH 2
CCl + 2CH 3
CH 2
NCH 3
propanoil-hlorid
(propionil-hlorid)
N-metiletanamin
(etilmetilamin)
O
+ -
CH 3
CH 2
CNCH 2
CH 3
+ CH 3
CH 2
NH 2
Cl
CH 3
CH 3
N-etil-N-metilpropanamid etilmetilamonijum-hlorid
(N-etil-N-metilpropionamid)
15

Reakcija anhidrida k.k. i amonijaka,
1°i 2°amina
R
O
O
O
R
O
∆
- +
+ 2NH 3 + RCOO NH 4
R NH 2
1 o amid
O
O
O
O
∆
N(CH 3
) 2
+ 2HN(CH 3
) 2
(N,N-dimetilbenzamid)
anhidrid
benzenkarboksilne k.
N-metilmetanamin
(dimetilamin)
N,N-dimetilbezenkarboksamid
- +
COO NH 2
(CH 3
) 2
+
dimetilamonijum-benzoat
Reakcija anhidrida k.k. i amonijaka,
1°i 2°amina
O
O
O
O
O
anhidrid
butan-dikiseline
(anhidrid cilibarne k.)
O
O
O
anhidrid
pentan-dikiseline
(anhidrid glutarne k.)
NH +
∆
2 H , H 2
O
+ 2NH 3 - +
O NH 4
O
NH 2
OH
O
poluamid butan-dikiseline
(poluamid cilibarne kiseline)
(sukcinaminska k.)
CONH +
2
CONH
H , H 2
∆
2
O
+ 2NH 3 - +
COO NH COOH
4
poluamid pentan-dikiseline
(poluamid glutarne k.)
16

Reakcija estara k.k. i amonijaka, 1°i
2°amina
R
O
OR'
O
+ NH ∆
3 R NH + R'OH
2
1 o amid
O
O
OCH 3
∆
NHCH
+ H 3
2
NCH 3 + CH 3 OH
metil-estar
cikloheksankarboksilne k.
N-metilcikloheksankarboksamid
COOCH 2
CH 3
CON(CH 3
)
∆
2
+ CH 3
CH 2
OH
etil-benzoat
+ HN(CH 3
) 2
N,N-dimetilbenzenkarboksamid
(N,N-dimetilbenzamid)
Intramolekulska dehidratacija γ- i δ-
amino k.
sinteza cikličnih amida (laktama)
4-aminobutanska k.
(γ-aminobuterna k.)
O
1
(α)
2
COOH
2
∆ 3 1
α
β
3 γ NH (β) 4
2
5
4
(γ)
3
β
4
γ
2
α
δ
5
COOH
NH 2
5-aminopentanska k.
(δ-aminovalerijanska k.)
1
∆
NH
aza-2-ciklopentanon
(γ-butirolaktam)
(α)
3
O
2
1
NH
4 6
(β)
5
(γ)
(δ)
+ H 2 O
aza-2-cikloheksanon
(δ-valerolaktam)
+ H 2
O
17

Reakcija anhidrida dikarboksilnih k. i
amonijaka, 1°amina
sinteza imida (azotovi analozi cikličnih
anhidrida)
O
O
O + 2NH 3
∆ NH 2 ∆
- +
O NH 4
- H 2 O
NH
O
O
O
anhidrid
aza-2,5-ciklopentandion
- NH 3
butan-dikiseline
(butanimid)
(anhidrid cilibarne k.)
(sukcinimid)
O
O
O + 2NH 3
CONH 2
∆
∆ NH
- +
COO NH - H 2 O 4
- NH O
3
O
aza-2,6-cikloheksandion
(anhidrid glutarne k.)
(pentanimid)
anhidrid
pentan-dikiseline
O
Reakcija dikarboksilnih k. i amonijaka,
1°amina
COOH
CONH
∆
2
+ 2NH 3
- H 2
O
- +
COOH COO NH 4
butan-dikiselina
(cilibarna k.)
NH 3
+
O
NH 2 ∆
OH - H 2
O
- NH 3
O
poluamid butan-dikiseline
(poluamid cilibarne kiseline)
(sukcinaminska k.)
O
NH
O
aza-2,5-ciklopentandion
(butanimid)
(sukcinimid)
COOH
COOH
pentan-dikiselina
∆
+ 2NH 3
- 2H 2 O
-NH 3
3
4
O
5
2
1
NH
O
aza-2,6-cikloheksandion
6
COOH
COOH
1,2-benzemdikarboksilna k.
(ftalna k.)
Analogno reaguju 1° amini.
+ 2NH 3
(ftalimid)
O
∆
NH
- 2H 2 O
-NH 3
O
1,2-benzendikarboksimid
18

Nitrili
R C N
Ar C N
0.1095 nm 109.5 o 0.1157 nm
H
109.1 o
H
H
0.1462 nm
C i N atom C-N veze sp-hibridizovani!
C
N
Smatraju se derivatima k.k. jer:
hidrolizom daju k.k.
lako se transformišu u druge derivate k.k.
nitrilni C–atom je istog oksidacionog stanja kao
i karboksilni C.
Nitrili
Imenuju se kao ALKANONITRILI.
Uobičajena (trivijalna) imena izvode se obično
zamenom nastavka –SKA KISELINA sufiksom NITRIL.
Cijanocikloalkani se imenuju kao
CIKLOALKANKARBONITRILI.
Kao supstituent, –C≡N se zove CIJANO.
H 3
C C N
etanonitril
(acetonitril)
(metil-cijanid)
N
CH 3
CH 3
CHCH 2
CN
3-metilbutanonitril
(3-metilbutironitril)
(2-metilpropil-cijanid)
N
CN
butanodinitril
(sukcinonitril)
N
ciklopentankarbonitril
(ciklopentil-cijanid)
benzenkarbonitril
(benzonitril)
(fenil-cijanid)
19

Dobijanje nitrila
Alkanonitrili (alkil-cijanidi) iz
halogenalkana
Aromatični nitrili (aril-cijanidi) iz
diazonijumovih soli
Dehidratacija 1° amida
Dobijanje nitrila
Alkanonitrili (alkil-cijanidi) iz halogenalkana
reakcijom nukleofilne supstitucije halogena
cijanidnim jonom
+ -
R X + K CN R CN
1 o
(3 o eliminacija!!!)
+ -
+ K X
Aromatični nitrili (aril-cijanidi) iz diazonijumovih
soli i CuCN (Sandmeyer–ova reakcija)
+ - CuCN
Ar N N Cl
Ar CN
20

Dobijanje nitrila dehidratacijom 1°
amida
R
Ar
O
ili
O
NH 2
P 2
O 5
, ∆
R CN
- H 2
O
ili
NH 2
Ar CN
O
C
benzenkarboksamid
(benzamid)
P 2
O 5
, ∆
C N
- H
NH 2
O
2
benzenkarbonitril
(benzonitril)
Fizička svojstva
Prisustvo polarizovane karbonilne grupe čini
derivate k.k. polarnim jedinjenjima
hloridi, anhidridi i estri imaju t.k. bliske t.k.
aldehida i ketona iste M.M.
amidi imaju više t.k. zbog stvaranja
intermolekulskih vodoničnih veza
O
H
N
C
R
R
H O C
N
H
H
Jedinjenje
O
CH 3
CCl
O O
CH 3
COCCH 3
O
CH 3
CNH 2
t.k. (°C)
51
140
221
21

Fizička svojstva
granica rastvorljivosti u vodi je 3 do
5 C atoma za estre i 3 do 6 C atoma
za amide
derivati k.k. su rastvorni u
uobičajenim organskim rastvaračima
isparljivi estri imaju prijatan,
karakterističan miris
hloridi imaju oštar, iritirajući miris
Reakcije derivata k.k.
Nukleofilna acilna supstitucija
Hidroliza
Alkoholiza
Amonoliza i aminoliza
22

Nukleofilna acilna supstitucija
Mehanizam adicije–eliminacije
Najvažniji reakcioni put za dobijanje derivata
k.k., kao i za njihove meñusobne
transformacije!
Nukleofil napada karbonilni C (adicija) i
nastaje tetraedarski intermedijer, koji se
razlaže uz eliminaciju odlazeće grupe.
Ukupna reakcija je supstitucija odlazeće
grupe nukleofilom!
Adiciono–eliminacione reakcije mogu biti
katalizovane kiselinom ili bazom.
Nukleofilna acilna supstitucija
: O:
R
C ..
L
derivat k.k.
alkanoil-hlorid - L =
anhidrid - L =
estar - L =
amid - L =
..
Cl .. :
..
O..
..
O..
: O:
C
R'
..
NH 2
..
NHR'
..
R'
NR' 2
23

Nukleofilna acilna supstitucija
Mehanizam kiselo–katalizovane,
adiciono eliminacione reakcije
Faza 1: protonovanje
+ .. H .. H
.. H
: O:
O
: O
: O
R
C + H +
..
L R C ..
L R
C ..
L R
C - H +
+
+
L
derivat kiseline
karbokatjon stabilizovan rezonancijom
(supstrat)
(aktivirana karbonilna grupa za napad nukleofila)
Nukleofilna acilna supstitucija
Faza 2: adicija–eliminacija
R
+ ..
O
C
H
..
L
+
: NuH
nukleofil
1
: O
.. H
.. - H +
R C L
+ H
+
+
Nu H
R
: O
.. H
O
H
.. + H + : ..
+
C L R C LH
- H +
Nu
Nu
2
1 adicija
2 eliminacija
•Faza 3: deprotonovanje
+: O
R
C
H
Nu
+ H
: O
R
C +
Nu
protonovani
proizvod
supstitucije
- H + : O
..
+ H +
R
C Nu
proizvod
supstitucije
: LH
odlazeca
grupa
24

Nukleofilna acilna supstitucija
Mehanizam bazno–katalizovane, adiciono
eliminacione reakcije
Faza 1: deprotonovanje NuH
Nu H + : B - : Nu - + H B
nenaelektrisani
nukleofil
baza
katalizator
naelektrisani
nukleofil
Nukleofilna acilna supstitucija
Faza 2: adicija–eliminacija
R
: O:
C
.. +
L
derivat kiseline
(supstrat)
-
: Nu
nukleofil
.. -
: O:
: O:
1 .. 2
R C L
C +
R Nu
Nu
proizvod
supstitucije
1 adicija 2 eliminacija
.. -
: L
odlazeca
grupa
Faza 3: regeneracija katalizatora
..
: L - +
H
B
L
H
+ : B -
baza
regenerisani
katalizator
25

Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
najreaktivniji
U reakciji nukleofilne supstitucije sa vodom
(hidroliza):
: O:
..
R C Cl .. :
20 o C
+ H 2
O
RCOOH + HCl
brzo
R
: O:
: O:
..
C O..
C
R'
+ H 2
O 20 o C
sporo
RCOOH
+ R'COOH
: O:
..
R C O..
R'
+ H 2
O
+ -
H ili OH ; ∆
vrlo sporo
RCOOH
+ R'OH
najmanje
reaktivan
R
: O:
C
..
NR' 2
+ H 2
O
+ -
H ili OH ; ∆
izuzetno sporo
RCOOH + HNR' 2
Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Redosled relativne reaktivnosti derivata
k.k.
: O:
: O:
: O:
: O:
..
R C Cl .. :
..
..
> R C O..
C R' > R C O
..
R' >
najreaktivniji
R
: O:
C
..
NH 2
najmanje
reaktivan
Ovakav redosled relativne reaktivnosti
direktno zavisi od strukture -L tj.:
koliko je dobra odlazeća grupa,
kakav elektronski uticaj vrši na susednu
karbonilnu grupu.
26

Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Što je -L slabija baza, bolja je
odlazeća grupa, odnosno, bolje će
se odvojiti od molekula
derivat k.k. je reaktivniji.
U sledećem nizu raste baznost
odlazeće grupe:
O
-
Cl <
-
OCR <
-
OR <
-
NH 2
hloridni
jon
karboksilatni
jon
alkoksidni
jon
amidni
jon
Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Što je karbonilni C–atom u strukturi derivata k.k.
elektrofilniji (više δ + ), derivat je reaktivniji!!!
U strukturi -L za karbonilni C-atom su vezani
heteroatomi: N, O i Cl, koji se razlikuju po relativnoj
elektronegativnosti i veličini (koef. el. negativnosti: 3,0
(N); 3,4 (O); 3,2 (Cl)).
Ukupan elektronski uticaj strukture –L na susednu
karbonilnu grupu je odreñen dejstvom njenog:
induktivnog (–I) i
rezonancionog (+R) efekta.
Kao rezultat sveukupnog elektronskog efekta L grupe,
elektrofilnost C–atoma karbonilne grupe opada u nizu:
: O:
: O:
: O:
: O:
.. ..
..
R C Cl :
.. > R C O..
C R' > R C O..
R' >
: O:
..
R C NH 2
najpozitivniji
najmanje
pozitivan
27

R
: O:
C
Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Induktivni efekat
Što je "–I" efekat privlačenja elektrona
duž σ–veze –L grupe veći, to će
karbonilni C–atom biti više δ +
(elektrofilniji).
Intenzitet –I efekta L grupe opada u
nizu:
: O:
: O:
: O:
: O:
.. ..
..
..
Cl .. : > R C O..
C R' > R C O
..
R' > R C NH 2
najpozitivniji
najmanje
pozitivan
Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Rezonancioni efekat
Kao i u slučaju k.k. i kod njihovih derivata slob el.
par supstituenta može biti delokalizovan na
karbonilni O–atom:
.. -
.. -
: O:
: O: : O:
R
C ..
L R C L R C + ..
+
L
(I) (II) (III)
rezonancija u molekulu derivata k.k.
Mogućnost rezonancije dovodi do smanjene
elektrofilnosti karbonilnog C–atoma!
Što je "+R" efekat odavanja elektrona duž π–veze
–L grupe veći, dipolarna rezonanciona struktura
(III) će biti više zastupljena, odnosno, molekul
derivata kiseline će biti stabilniji (manje
reaktivan).
28

Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Amidi: –L = –NH 2
dipolarna rezonanciona struktura (III) je
najzastupljenija (N je najmanje
elektronegativan u nizu: O, Cl, N).
Estri: –L = –OR'
dipolarna rezonanciona struktura (III) je
nešto manje zastupljena (O je
elektronegativniji od N).
Ipak je "+R" efekat –OR' grupe
značajan.
Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Anhidridi: –L = –OCOR'
reaktivniji su od estara jer slob. el.
parove središnjeg O–atoma dele 2
karbonilne grupe, umanjujući tako
stabilizaciju molekula rezonancijom.
Hloridi: –L = –Cl
Najreaktivniji zbog:
velike rel. el. negativnosti Cl,
slabog +R efekata Cl (slabo
preklapanje velike 3p–orbitale Cl sa
2p–orbitalom karbonilnog C).
29

Relativna reaktivnost derivata k.k. u
reakcijama nukleofilne supstitucije
Reaktivnost aroil-hlorida je znatno
smanjena u odnosu na alkanoil-hloride.
.. -
: O:
: O:
+
Cl
Cl
+
.. -
.. -
: O : : O :
Cl
Cl
+
+R efekat arom. prstena smanjuje elektrofilnost karbonilnog C-atoma!!!
Reakcije hlorida k.k.
Prevoñenje u k.k. i druge derivate
Prevoñenje hlorida u kiseline. Hidroliza
Prevoñenje hlorida u estre. Alkoholiza
Prevoñenje hlorida u amide. Amonoliza i
aminoliza
Dobijanje ketona. Friedel-Crafts-ovo
acilovanje
Reakcija sa Grignard–ovim reagensima
Redukcija
Veoma su reaktivni – nije potreban katalizator !
30

Prevoñenje hlorida u kiseline. Hidroliza
R
Veoma burno reaguju sa vodom – hidrolizuju čak
i pod uticajem vlage iz vazduha.
R
: O:
..
C .. + HOH ..
Cl .. : nukleofil
O
O
C + H 2
O
R C + HCl
Cl
OH
1
R
.. -
: O:
..
C Cl .. :
: OH
+ 2
2
: O:
R
C ..
+ O
H
H
- H +
.. -
+ : Cl ..
:
odlazeca
grupa
1
2
adicija
eliminacija
: O:
C ..
R O..
H
k.k.
+ HCl
Prevoñenje hlorida u kiseline. Hidroliza
C H 3
O
O
C + H 2
O H 3
C C + HCl
Cl
OH
brzo, eksplozivno
O
O
C + H 2
O
C + HCl
Cl
OH
sporo
31

Prevoñenje hlorida u estre. Alkoholiza
Analogna reakciji hidrolize
R
O
O
C + R'OH R C + HCl
Cl
OR'
Obično se dodaju baze, kao što su hidroksidi
alkalnih metala, piridin ili amini, da neutrališu
sporedni proizvod, HCl.
O
CH 3
CCl + CH 3
CH 2
CH 2
OH
etanol-hlorid 1-propanol
(acetil-hlorid)
O
N(CH 2
CH 3
) 3 + -
CH 3 COCH 2 CH 2 CH 3 + HN(CH 2 CH 3 ) 3 Cl
propil-etanoat
(propil-acetat)
trietilamonijum-hlorid
Prevoñenje hlorida u estre. Alkoholiza
U slučaju aroil-hlorida reakciju alkoholize je moguće
izvoditi u vodenoj sredini u prisustvu hidroksida alkalnih
metala (baza koja neutrališe HCl) s obzirom na njihovu
znatno smanjenu reaktivnost u poreñenju sa alkanoilhloridima.
O
benzoil-hlorid
Cl
+ CH 3
OH
metanol
NaOH/H 2
O
O
metil-benzoat
+ -
OCH 3
+ Na Cl
O
C +
Cl
OH
vod. NaOH
O
C
O
fenil-benzoat
32

Prevoñenje hlorida u amide. Amonoliza
i aminoliza
R
O
O
C
+
+ 2NH R C + NH 4
Cl
-
3
Cl
NH 2
n-C 17
H 35
O
C
OH
Nastali HCl se neutrališe viškom amonijaka ili amina.
SOCl 2
n-C 17
H 35
O
O
+
C + 2NH n-C 17
H 35
C + NH 4
Cl
-
3
Cl
NH 2
O C 6
H 5
-NH 2
CH 2
C
CH 2
vod. NaOH,
Cl
dioksan
O
C
N
H
Reakcija hlorida sa Grignard–ovim
reagensima
2
1
1) R'MgX
O
O
R
C R'MgX
Cl R C 2) H
+
, H 2
O
- MgXCl R'
alkanoil-hlorid
keton
ne može se izolovati
R
OH
C R'
R'
3 o alkohol
1
2
adicija-eliminacija (nukleofilna acilna supstitucija)
nukleofilna adicija Grignard-ovog reagensa na keton
O
CH 3 CH 2 CCl
propanoil-hlorid
1) aps. etar
OH
2) H
+
, H 2
O
+ 2H 3
C MgBr CH 3
CH 2
C CH 3
CH 3
2-metil-2-butanol
3 o alkohol
33

Reakcija hlorida sa Grignard–ovim
reagensima
: O:
R
C .. +
Cl .. :
.. -
: O : +
MgX
δ δ + 1 .. 2
R'' MgX R C Cl .. :
- ClMgX
R''
-
+
alkanoil-hlorid
: O: .. -
: O : +
MgX
R
C 3
R'' MgX R C R''
R''
R''
keton
ne može se izolovati
δ - δ + +
R
OH
C R''
R''
3 o alkohol
H
+
, H 2 O
1 2 = adicija-eliminacija (nukleofilna acilna supstitucija)
3 nukleofilna adicija Grignard-ovog reagensa na keton
Redukcija hlorida
R
O
Cl
1) LiAlH 4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
R
CH 2
OH
34

Reakcije anhidrida k.k.
Prevoñenje u k.k. i njihove derivate
Prevoñenje u k.k. Hidroliza
Prevoñenje u estre. Alkoholiza
Prevoñenje u amide. Amonoliza i
aminoliza
Dobijanje ketona. Friedel-Crafts-ovo
acilovanje
Redukcija
Sa nukleofilima reaguju bez prisustva katalizatora !
Prevoñenje u k.k. Hidroliza
O O
O O
RCOCR + H 2
O RCOH + HOCR
anhidrid k.k. k.k. k.k.
: O:
RC
..
O..
: O:
CR
..
+ HOH ..
nukleofil
1
R
.. -
: O:
..
C O..
: OH
+ 2
: O:
CR
2
R
: O:
C ..
+ O
H
H
- H +
: O:
- ..
+ : OCR ..
odlazeca
grupa
1
2
adicija
eliminacija
: O:
C ..
R O..
H
k.k.
: O:
..
+ HOCR ..
k.k.
35

Prevoñenje u k.k. Hidroliza
O
O
O
O
CH 3 COCCH 3 + H 2 O CH 3
COH + HOCCH 3
anhidrid
sircetne k.
sircetna k.
O
O
+ H 2
O
O
anhidrid
butan-dikiseline
(anhidrid cilibarne k.)
∆
H 2
C
H 2
C
COOH
COOH
butan-dikiselina
(cilibarna k.)
(sukcinska k.)
Prevoñenje u estre. Alkoholiza
O O
O
O
RCOCR + R'OH
anhidrid k.k.
RCOR' + HOCR
estar k.k.
: O:
RC
..
O
..
: O:
C R
..
+ HOR' ..
nukleofil
1
R
R'
.. -
: O:
..
C O..
O..
+ H
: O:
C R
2
R
: O:
C ..
+ O
H
R'
- H +
: O:
- ..
+ : OCR ..
odlazeca
grupa
O
1
2
adicija
eliminacija
O
O
anhidrid
propanske k.
+ CH 3
OH
: O:
: O:
..
C .. + HOCR ..
R O..
R' k.k.
estar
O
O
+
OCH 3
HO
metil-propanoat propanska k.
36

Prevoñenje u amide. Amonoliza i
aminoliza
O
O
O
+ NH 3
(višak)
anhidrid benzoeve k.
O
CNH 2
O
COH
benzenkarboksamid
(benzamid)
+
NH 3
O
- +
CO NH 4
amonijum-benzoat
Analogno reaguju 1° i 2° amini.
Nastala ROOH se neutrališe viškom amonijaka ili
amina.
Prevoñenje u amide. Amonoliza i
aminoliza
(CH 3
CO) 2
O + 2NH
- +
3 CH 3
CONH 2
+ CH 3
COO NH 4
O
O
O
CH 2
CONH CH
2
2
CONH
+ 2NH 2
3 - +
CH 2
COO NH CH
4 2
COOH
amonijum-sukcinamatH + sukcinaminska k.
37

Redukcija anhidrida
R
R'
O
O
O
1) LiAlH 4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
R CH 2
OH + R' CH 2
OH
Reakcije estara
Prevoñenje u k.k. i derivate
Prevoñenje u k.k. Hidroliza
Prevoñenje u estre. Transesterifikacija.
Alkoholiza.
Prevoñenje u amide. Amonoliza i
aminoliza
Reakcija sa sa Grignard–ovim
reagensima
Redukcija u alkohole
38

Prevoñenje u k.k. Hidroliza
R
U reakcijama adicije–eliminacije sa nukleofilima
su manje reaktivni od hlorida i anhidrida k.k.
Najčešće je nužno prisustvo katalizatora
kiselo-katalizovana
bazno-katalizovana
O
H +
R C + R'OH
O
OH
C + H 2
O
OR'
OH - RCOO
-
+
R'OH
Kiselo–katalizovana hidroliza
Povratna reakcija!
Mehanizam ove reakcije je suprotan
reakciji esterifikacije – nukleofil je voda, a
eliminiše se alkohol!!!
kisela-kataliza
O
O
H +
RCOR' + H 2
O RCOH + HOR'
estar k.k. k.k. alkohol
39

Bazno–katalizovana hidroliza
bazna-kataliza
O
O
-
B:
-
RCOR' + H 2 O RCO + HOR'
estar k.k. so k.k. alkohol
Reakcija saponifikacije!
Uloga baze (B) je da transformiše slab nukleofil,
vodu, u negativno naelektrisani i veoma
nukleofilni hidroksilni jon.
: - H
..
.. -
OH ..
:OH .. + B H
jak
nukleofil
B +
baza
katalizator
slab
nukleofil
Bazno–katalizovana hidroliza
Kao baza se često koristi sam hidroksilni jon!
O
OCH 3
metil-butanoat
KOH/H 2
O
∆
O
O
-
K+ + CH 3
OH
kalijum-butanoat
: O:
RC
.. -
: O:
: O:
1
2
.. .. -
..
OR' .. + : OH ..
R C OR'
R
C -
..
.. ..
O..
H + : OR'
nukleofil
..
: OH
katalizator
..
k.k. odlazeca
grupa
3 alkoksidni jon
1
2
3
adicija
eliminacija
prevodjenje k.k. u njenu so
pod uticajem bazne cestice, alkoksidnog jona
: O:
C .. -
R O..
:
karboksilatni jon
..
+ HOR' ..
alkohol
40

Bazno–katalizovana hidroliza
Poslednja faza je nepovratna –
karboksilatni jon (RCOO – ) je veoma
stabilna čestica (stabilizovana
rezonancijom)!
Molekul alkohola ne može napasti
karboksilatni jon!
Upravo iz tog razloga bazno–
katalizovana esterifikacija nije
moguća!
Bazno–katalizovana hidroliza
SAPONIFIKACIJA
C
CH
C
H 2
H 2
O
O
O
O
CR'
O
CR''
O
CR'''
triglicerid
(mast ili ulje)
+ 3NaOH
CH 2
OH
CH
OH +
C
H 2
OH
glicerol
O
R'CO
- +
Na
O
R''CO
- +
Na
O
R'''CO
- +
Na
sapuni
41

Prevoñenje u estre. Transesterifikacija.
Alkoholiza
Reakcija transesterifikacije – direktna
transformacija jednog estra u drugi, bez
nastajanja slobodne k.k.
Reakcija je katalizovana kiselinom ili bazom!
O
RCOR' + R''OH
estar alkohol
+ -
H ili OR''
Ravnotežna reakcija
da bi se ravnoteža pomerila u "desno" obično se
koristi veliki višak alkohola (R"OH).
O
RCOR'' + HOR'
estar alkohol
O
H 2
SO 4
O
etil-butanoat
OCH 2
CH 3
+ CH 3
OH
metanol
OCH NaOCH 3
3
metil-butanoat
+ CH 3
CH 2
OH
etanol
Prevoñenje u estre. Transesterifikacija.
Alkoholiza
Mehanizmi transesterifikacije katalizovani
kiselinama ili bazama analogni su
mehanizmima hidroliza u odgovarajuće
k.k.:
kisela–kataliza
započinje protonovanjem karbonilnog O estra
nakon čega sledi nukleofilni napad molekula
alkohola na karbonilni C
bazna–kataliza
započinje deprotonovanjem alkohola, a nastali
alkoksid ( – OR"), nukleofil, se adira na
karbonilnu grupu estra.
42

Prevoñenje u amide. Amonoliza i
aminoliza
U reakciji nije potreban katalizator, ali je
reakcionu smešu neophodno zagrevati!
O
COCH 2
CH 3
∆
+ H 2
NCH 3
O
CNHCH 3
+ CH 3
CH 2
OH
N-metilbenzenkarboksamid
(N-metilbenzamid)
Analogno reaguju amonijak i 2° amini.
CH 3
COOC 2
H 5
+ NH 3
CH 3
CONH 2
+ C 2
H 5
OH
acetamid
Reakcija estara sa Grignard–ovim
reagensima
2
R
estar
C O
1
1) R''MgX
O
R''MgX
OR' R C 2) H
+
, H 2
O
- R'OMgX R''
keton
ne može se izolovati
R
OH
C R''
R''
3 o alkohol
1
2
adicija-eliminacija (nukleofilna acilna supstitucija)
nukleofilna adicija Grignard-ovog reagensa na keton
O
etil-benzoat
COCH 2
CH 3
1) aps. etar
OH
2) H
+
, H 2
O
+ 2H 3
C MgBr C CH 3
CH 3
2-fenil-2-propanol
3 o alkohol
43

Reakcija estara sa Grignard–ovim
reagensima
: O:
R
C .. +
OR' ..
estar
.. -
: O :
+
MgX
δ δ + 1 .. 2
R'' MgX R C OR' ..
- R'OMgX
R''
-
+
: O: .. -
: O :
+
MgX
R
C δ - δ + 3
R'' MgX R C R''
R''
R''
keton
ne može se izolovati
1 + 2 = adicija-eliminacija (nukleofilna acilna supstitucija)
3 nukleofilna adicija Grignard-ovog reagensa na keton
R
OH
C R''
R''
H
+
, H 2 O
3 o alkohol
Redukcija
Katalitičko hidrogenovanje
R
COOR' + 2H 2
CuO CuCr 2
O 4
250 o C, pritisak
R
CH 2
OH' + R'OH
1 o alkohol
Primer
COOC 2
H 5
+ 2H 2
CuO CuCr 2
O 4
250 o C, pritisak
CH 2
OH
+ C 2
H 5
OH
etil-2,2-dimetilpropanoat
2,2-dimetilpropanol
44

Redukcija
Hemijska redukcija
LiAl(OCH 2
R) 4
R CH 2
OH'
4 R COOR' + 2LiAlH anhid. etar 4 +
+
LiAl(OR') 4
H +
litijum-tetraalkoksi-aluminat
Primer
LiAlH 4 H
+
R'OH
CH 3
(CH 2
) 7
CH=CH(CH 2
) 7
COOCH 3
metil-cis-9-oktadekenoat
metil-oleat
anhid. etar
CH 3
(CH 2
) 7
CH=CH(CH 2
) 7
CH 2
OH
cis-9-oktadeken-1-ol
oleil-alkohol
Redukcija
O
O
1) LiAlH 4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
HOCH 2
CH 2
CH 2
CH 2
OH
O
O
1) LiAlH 4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
HOCH 2
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
OH
45

Amidi
Najmanje reaktivni derivati k.k.,
delimično i zbog toga što su jako
stabilizovani delokalizacijom slob.
el. para atoma azota.
Posledica toga je da adiciono–
eliminacione reakcije u koje
stupaju, zahtevaju oštre reakcione
uslove.
Reakcije amida
Baznost i kiselost
Hidroliza
kiselo–katalizovana
bazno–katalizovana
Prevodjenje u imide
Hofmann-ovo premeštanje
(degradacija amida)
Redukcija
46

Baznost i kiselost
Amidi su amfoterna jedinjenja
Mogu da reaguju kao:
slabe baze i
slabe kiseline
Baznost
: O:
R
C +
N
H
H
H
protonovanje na N
(nema stabilizacije
rezonancijom)
+ H +
R
.. -
.. -
: O:
: O: : O:
C ..
NH 2
R C NH 2
R C + ..
+
NH 2
(I) (II) (III)
- H + + H +
rezonancija u molekulu amida
Manje bazni od amina!
U molekulu amida
moguće je protonovanje
na 2 mesta – na N i na
karbonilnom O!
+ .. H
O
R
C ..
NH 2
- H +
.. H
: O
R
C + NH ..
2
protonovanje na O
katjon stabilizovan rezonancijom
..
: O
R
C
H
+
NH 2
(delokalizacija "+" šarže - jace stabilizovan rezonancijom
od neprotonovanog amida)
47

Baznost
Protonovanje na N
Slobodan el. par sa N učestvuje u
rezonanciji sa "=" vezom karbonilne
grupe:
molekul amida je stabilizovan
rezonancijom za razliku od
protonovanog amida
kao posledica delokalizacije slob. el.
para sa N na karbonilni O javlja se
delimično "+" naelektrisanje na N čime
je jako smanjena baznost amida!
Baznost
Protonovanje na O
Protonovanjem na karbonilnom O
nastaje katjon koji je rezonanciono
stabilizovan (rezonanciona
stabilizacija "+" šarže) – jače je
rezonanciono stabilizovan od
neprotonovanog amida (razdvajanje
naelektrisanja).
Važno: do protonovanja dolazi
na karbonilnom O i to u jako
kiselim uslovima!
48

Kiselost
: O:
R
C ..
N
H
Vodonici iz amino grupe 1° i 2° amida su slabo
kiseli zbog delimično "+" šarže na N:
..
: O: -
..
: O: -
R
C +
NH H R C +
NR' H
(III)
1 o 2 o
Svoje slabo kisele osobine mogu manifestovati
isključivo u jako baznim uslovima:
H
+ ..
+ Na : NH 2
(III)
: O:
- +
NH
R
C -
3
+ Na ..
NH ..
natrijum-amid
jaka baza
..
: O: -
R
C ..
NH
amidatni jon
rezonanciono stabilizovan
Hidroliza
Do hidrolize dolazi samo uz produženo zagrevanje
pod jako kiselim ili baznim uslovima.
Kiselo–katalizovana
Povratna reakcija!
kisela-kataliza
O
O
H +
+
RCNH 2
+ H 2
O RCOH + NH 4
amid k.k. ∆ k.k. amonijum-so
O
NH 2
propanamid
+ H 2
O
O
H 2
SO 4
∆
OH
propanska k.
+
2-
+ (NH 4 ) 2 SO 4
49

Hidroliza
Mehanizam kiselo-katalizovane hidrolize amida
+ .. H
: O:
O
R
C + H +
1
..
..
NH 2
R C .. + HOH
- H +
..
NH 2
nukleofil
: OH
.. : OH
.. OH
.. + H + : ..
.. - H +
+
R C NH 2
R C NH R C NH 2
3
+ H +
- H +
O
: OH
:
..
OH
..
..
H + H
+ :
R
C O
H
..
+ NH 3
OH odlazeca
grupa
: O:
- H +
+ H + R
C OH
k.k.
2
+
+ NH 4
amonijum-so
1 adicija 2
eliminacija
Hidroliza
Bazno–katalizovana
Nepovratna reakcija!
bazna-kataliza
O
RCNH 2 + H 2 O
amid k.k.
-
OH
∆
O
-
RCO + HNH 2
so k.k.
O
+ H
NHCH 2
O
3
N-metilpropanamid
-
OH
∆
O
-
O
so propanske k.
+ CH 3
NH 2
metilamin
+
H , H 2
O
O
OH
propanska k.
+
+ CH 3
NH 3
metilamonijum-so
50

Hidroliza
Mehanizam bazno-katalizovane hidrolize amida
.. -
: O:
: O:
: O:
..
1
..
..
2
-
RC
NH R C NH 2
R
C 2
+ : OH ..
.. - ..
O H
nukleofil
:
.. + : NH
OH
2
katalizator
..
k.k.
odlazeca
grupa
3 amidni jon
: O:
1 adicija
..
2 eliminacija
C .. - + NH 3
prevodjenje k.k. u njenu so
R O..
:
3
pod uticajem bazne cestice, amidnog jona
karboksilatni anjon
Obradom reakcione smeše razblaženom mineralnom kiselinom, dobija se k.k.
Imidi
O
O
O
CONH 2
CONH 2
+ 2NH 3
- +
COO NH 4
COOH
amonijum-ftalamat
H + ftalaminska k.
NH 3 , ∆ ∆
∆, 300 o C
O
NH
O
ftalimid
51

Imidi
Imidi su kiseli
Vodonik na N u strukturi imida je kiseo zbog
delimično "+" šarže na N:
.
O.
: N
H
ftalimid . O
.
.. -
.
.
O
.
.
O
: N H
N
+
H
. O
. . O
. delokalizacija slob. el. para sa N
.
.
O
+
N
. O
. .. -
H
Imidi
S obzirom da je delokalizacija slob. el. para sa N
kod imida veća nego kod amida, IMIDI:
praktično nemaju bazni karakter
znatno su jače kiseline od amida
mogu se deprotonovati u znatno blažim baznim
uslovima (vodeni rastvor hidroksida ili karbonata)
nastaje rezonanciono stabilizovan imidatni jon.
ftalimid
.
.
O
: N
. O
.
H
KOH/H 2
O
K +
.. -
.
.
O
.
.
O
.
.
O
: N:
- N : N :
. O
. . O
. . O
. ..
-
imidatni jon
rezonanciono stabilizovan
52

Imidi
Imidatni jon može da reaguje sa
jedinjenjima koja sadrže polarizovanu
vezi CX (ugljenik–halogen).
.
.
O
Gabriel-ova sinteza 1 o amina:
. .
O
: N : -
. O
. kalijum-ftalimid
+
K
+ BrCH 2
CH 2
CH 3
(S N
2)
: N
RX mora biti 1 o
- KBr
. O
-
OH /H 2
O
∆
H 2
N CH 2
CH 2
CH 3
+
propilamin
CH 2
CH 2
CH 3
-
COO
-
COO
Hofmann-ovo premeštanje (degradacija
amida)
R
O
X 2
, NaOH, H 2
O
C
R NH 2
NH 2
+ CO 2
CH 3
(CH 2
) 7
O
Cl 2 , NaOH, H 2 O
C
CH 3
(CH 2
) 7
NH 2
NH 2 prinos 66%
+ CO 2
53

Redukcija amida
R
O
1) LiAlH 4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
R CH 2
NH 2
NH 2
R
O
NHR'
1) LiAlH 4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
R
CH 2
NHR'
R
1) LiAlH
O
4
, aps. etar
2) H
+
, H 2
O
NR'R''
R
CH 2
NR'R''
Nitrili
δ + -
δ
R C N
Cijanidna grupa je polarizovana – na C–
atomu se pojavljuje delimično "+" šarža
tako da podleže napadu nukleofila!
Slabo bazni (npr. CH 3 CN pK b =24)
54

Reakcije nitrila
Hidroliza do k.k.
kiselo–katalizovana
bazno–katalizovana
Alkoholiza
Reakcija sa Grignard–ovim
reagensima
Redukcija
Hidroliza
Veoma oštri reakcioni uslovi –
neophodno prisustvo koncentrovane
kiseline ili baze uz zagrevanje.
Mehanizmi ovih reakcija vrše se
preko intermedijarnog amida i
uključuju faze adicije–eliminacije!
55

Hidroliza
Kiselo–katalizovana
Povratan proces!
kisela-kataliza
O
RCN + H 2
O
H +
+
RCOH + NH 4
nitril
∆
k.k.
amonijum-so
N
C(CH 2
) 4
C
heksanodinitril
(adiponitril)
N
+ H 2 O
H 2
SO 4 +
2-
HOOC(CH 2 ) 4 COOH + (NH 4
) 2
SO 4
∆
heksan-dikiselina
(adipinska k.)
Hidroliza
Mehanizam kiselo-katalizovane hidrolize nitrila
..
R C N:
+ H +
+
+
R C N H R C
..
N H
+ HOH ..
- H + - H 2
O
R
R
.. ..
+
..
NH
NH NH 2
NH 2 C +
O
H - H
..
+
R C + H
..
+
OH R C ..
OH R C ..
+ H + .. - H + ..
OH
+
H
imino kiselina
(tautomer amida)
..
NH 2 C ..
O..
amid
H +
H 2
O
+
RCOOH + NH 4
k.k.
- H +
+ H +
56

Hidroliza
Početno protonovanje azota
cijanidne grupe je praćeno
nukleofilnim napadom molekula
vode.
Deprotonovanjem nastaje neutralni
intermedijer, imino kiselina, koji
tautomerizuje u amid.
Amid dalje hidrolizuje kao što je
ranije opisano.
Hidroliza
Bazno–katalizovana
Nepovratan proces!
RCN + H 2 O
nitril
-
OH
∆
-
RCOO + NH 3
so k.k. amonijak
57

Hidroliza
Mehanizam bazno-katalizovane hidrolize nitrila
.. -
N :
..
H OH
- ..
R C N:
R
C ..
+ : OH
..
..
OH
nukleofil
..
katalizator anjon imino kiseline
..
- ..
..
NH
: NH ..
H OH NH 2
R
C O R C ..
..
O
R
C ..
.. : - ..
..
O..
amidatni jon
amid
..
NH
R C ..
O..
H
imino kiselina
(tautomer amida)
- ..
+ : OH ..
- .. - H 2
O
+ : OH ..
+ H 2
O
-
RCOO + NH 3
so k.k.
Hidroliza
Direktan napad hidroksilnog jona daje
anjon imino kiseline (amidnog
tautomera), koji se protonuje na azotu
dajući imino kiselinu (tautomer amida).
Imino kiselina tautomerizuje u amid koji
dalje hidrolizuje kao što je ranije opisano.
Obradom reakcione smeše razblaženom
mineralnom kiselinom, dobija se k.k.
58

Alkoholiza
Kiselo–katalizovana reakcija
RCN + R'OH
nitril
H +
∆
NH
RCOR'
iminoestar
..
+ H +
+
R C N:
+
.. + R'OH ..
R C N H R C N H
- R'OH
- H +
R
.. ..
NH
NH C +
O
H - H
..
+
R C ..
+ H + OR' ..
R'
iminoestar
Alkoholiza
Hidrolizom iminoestra se dobija estar k.k.
NH
RCOR'
iminoestar
+ H 2
O
H +
∆
RCOOR' + NH 4
+
estar k.k.
59

Reakcija nitrila sa Grignard–ovim
reagensima
R C N
1) R'MgX
2) H
+
, H 2
O
- Mg(OH)X
R C NH
R'
imin
+
H , H 2
O
O
R
C R'
keton
+
+ NH 4
N
+
MgBr
1) aps. etar
2) H
+
, H 2
O
O
etanonitril
(acetonitril)
butilmagnezijum-bromid
2-heksanon
Reakcija nitrila sa Grignard–ovim
reagensima
.. - + ..
N MgX
NH
δ - δ +
:
δ + -
δ
R C N:
+ R' MgX
R C H
+
, H 2
O
R' R C - Mg(OH)X R'
nitril
anjonska imino so
imin
R
C O
R'
+
+ NH 4
+
H , H 2
O
keton
60

Redukcija
N AlR' 2 H + , H O
2
O
R C N + R' 2
AlH
R C
R C
H
H
1. LiAlH 4
R C N
2. H + , H 2
O
R CH 2
NH 2
Primeri:
O
O
diizobutilaluminijum-hidrid
1. (CH 3
CH(CH 3
)CH 2
) 2
AlH
2. H + , H 2
O
O
O
CN
O
C
H
prinos 85%
1. LiAlH 4
2. H + , H 2
O
CH 3
CH 2
CH 2
C N
butanonitril
H 2
, PtO 2
, EtOH, CHCl 3
CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
NH 2
prinos 85%
butanamin
CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
NH 2
prinos 96%
61