18. amidy.pdf

(502 KB) Pobierz
A m i d y
A M I D Y
Aleksander Kołodziejczyk listopad 2006
Amidami nazywane są pochodne kwasów karboksylowych , w których grupa hydroksylowa jest
zastąpiona funkcją - NR 2 , przy czym R może być atomem wodoru, alkilem lub arylem .
Monoacylowe pochodne amoniaku, a więc amidy , które zawierają grupę - NH 2 nazywają się
amidami niepodstawionymi , albo co nie jest zalecane „pierwszorzędowymi” , amidy z grupami -
NHR i - NR 2 to amidy monopodstawione i dwupodstawione , odpowiednio „ drugorzędowe” i
„ trzeciorzędowe” .
O
O
O
C
C
C
NRR"
H 3
C
NH 2
H 3
C
NHR
H 3
C
acetamid N-alkilo(arylo)acetamid N,N-dialkilo(arylo)acetamid
amid niepodstawiony (pierwszorzędowy) amid monopodstawiony (drugorzędowy) amid dipodstawiony (trzeciorzędowy)
Aminy diacylowane nazywane są imidami . Powszechnie znane są imidy cykliczne , np.
sukcynoimid i ftalimid .
O
O
NH
NH
sukcynoimid
O
ftalimid
O
Amidy cykliczne noszę nazwę laktamów . Penicyliny i cefalosporyny to znane antybiotyki β -
laktamowe , czyli posiadające strukturę propiolaktamu .
ugrupowanie amidowe
ugrupowanie amidowe
propiolaktam
N
O
-
S
NH-CO-(CH 2 ) 3 -CH-COO
(β- laktam )
S
NH-CO-CH 2
+
N
NH 3
CH 3 COOCH 2
O
N
HOOC
O
penicylina G
COOH
cefalosporyna C
ugrupowanie β-laktamowe
ugrupowanie β-laktamowe
Popularnym laktamem , otrzymywanym syntetycznie na dużą skalę jest kaprolaktam . Znany jest
również butyrolaktam .
O
O
kaprolaktam
NH
butyrolaktam
NH
(ε -laktam )
(γ -laktam )
Elektronowa budowa grupy amidowej
Atom węgla grupy amidowej, podobnie jak we wszystkich innych związkach zawierających
funkcję karbonylową ma hybrydyzację sp 2 . Kąty wokół atomu azotu amidowego w formamidzie
są zbliżone do 120 o .
. . O
117 o
H
C
N
H
formamid
119 o
121 o
H
Wolna para elektronów atomu azotu jest sprzężona z elektronami π funkcji karbonylowej i przez
to atom ten nie tylko traci właściwości zasadowe (powinowactwo do protonu), ale również
.
..
16540025.013.png 16540025.014.png 16540025.015.png
wiązanie C-N nabiera charakteru wiązania częściowo podwójnego i obrót wokół niego wymaga
pokonania większego oporu niż wokół większości pojedynczych wiązań.
..
..
-
:
O
:
:
O
C
..
C
+
H 3
C
NRR"
H 3
C
NRR"
Silne kwasy są wstanie utworzyć sól z amidami , jednak proton w nich w większym stopniu
związany jest z atomem tlenu niż azotu.
..
+
+
H
..
H
:
O
+ H
:
O
:
O
C
..
C
..
C
+
NH 2
H 3
C
H 3
C
NH 2
H 3
C
NH 2
W wyniku zahamowania swobodnego obrotu wokół wiązania C-N w amidach podstawionych
obserwuje się efekt tworzenia konformerów cis/trans . Zjawisko to często występujące w
peptydach i białkach , szczególnie często w miejscu, którego komponentem jest prolina .
O
H
O
R'
C
N
cis
C
N
trans
R
R'
R
H
konformery podstawionych amidów
Występowanie
Amidy w postaci peptydów i białek są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Są to związki, w
których wiązanie amidowe, zwane wiązaniem peptydowym utworzone jest pomiędzy grupą
aminową jednego aminokwasu i grupą karboksylową drugiego aminokwasu . W skład białek
mogą wchodzić reszty od 100 do wielu tysięcy reszt aminokwasów, w peptydach od 2-100 .
O
O
O
NH CH
C
NH CH
C
NH CH
C
fragment peptydu lub białka ( megapeptydu )
R
R'
R''
Amidami są dwa kodowane aminokwasy – asparagina i gl u tamina .
N
H 2 CH COOH
N
(CH 2 ) 2
asparagina
CONH 2
glutamina
W antybiotykach β -laktamowych oprócz ugrupowania laktamowego występuje również zwykłe
amidowe. Popularne aminocukry , do których należą glukozoamina i galaktozoamina występują
w postaci N -acetylowanej czyli są amidami . N -Acetyloglukozoamina jest składnikiem ścian
komórkowych bakterii, zaś razem z N -acetylogalaktozoaminą wchodzą w skład markerów grup
krwi , ponadto chityna jest polimerem N -acetyloglukozoaminy .
HO
OH
OH
H
H
O
O
O
H
AcNH AcNH
N -acetyloglukozoamina N -acetylogalaktozoamina
H,OH
H,OH
H 2 CH COOH
CH 2
CONH 2
16540025.016.png 16540025.001.png 16540025.002.png 16540025.003.png 16540025.004.png 16540025.005.png
 
Ugrupowanie amidowe często występuje w lekach. Znajdziemy je w środkach miejscowo
znieczulających, np. w lidokainie. Pochodne kwasu barbiturowego też można uznać za amidy ,
np. luminal , lek moczopędny – acetazolamid i znacznie więcej.
CH 3
O
CH 3 CO-HN
O
luminal
(fenobarbital)
N
NH-CCH 2 NEt 2
H
S N
CCH 2 CH 3
O
CH 3
lidokaina
acetazolamid
SO 2 NH 2
O
H
Wiele włókien syntetycznych ma budowę poliamidową, np. nylon , perlon i inne włókna,
różniące się często tylko nazwą komercyjną. Nylon jest produktem kondensacji kwasu
adypinowego z 1,6-heksametylenodiaminą , a perlon powstaje przez otwarcie pierścienia i
polimeryzację kaprolaktamu .
OC(CH 2 )CO-[NH(CH 2 ) 6 NH-OC(CH 2 ) 4 CO-] n NH(CH 2 ) 6 NH
nylon
NH(CH 2 ) 5 CO-[NH(CH 2 ) 5 CO-] n -NH(CH 2 ) 5 CO
perlon
Nomenklatura
1. Zwyczajowa .
Zwyczajową nazywę amidów tworzy się przez dodanie końcówki - amid do rdzenia
wywodzącego się od nazwy kwasu, np. form amid , acet amid , benz amid .
O
O
O
H
C
NH 2
H 3
C
C
NH 2
C
NH 2
formamid acetamid benzamid
2. Systematyczne nazywanie polega na dodaniu do nazwy węglowodoru o takiej samej liczbie
atomów węgla, co w amidzie (węglowodoru macierzystego) końcówki - amid i łącznika „ o ”, np.
etanoamid (etan + o + amid), propanoamid czy heksanoamid .
O
O
O
C
C
C
NH 2
H 3
C
NH 2
CH 3 CH 2
NH 2
CH 3 (CH 2 ) 4
etanoamid propanoamid heksanoamid
3. Sposób karboksyamidowy
Można również stosować sposób nazywania podobny jak w kwasach, polegający na tym, że do
nazwy węglowodoru połączonego z grupą CONH 2 , dodaje się końcówkę karboksyamid , np.
cykloheksanokarboksyamid .
4. Stosuje się również sposób podstawnikowy , wówczas reszta - CONH 2 przyjmuje nazwę
karbamoilu .
COOH
CONH 2
CONH 2
cykloheksanokarboksyamid kwas karbamoilobenzoesowy ( kwas ftalamowy )
Amidy zawierające ugrupowanie N - arylowe nazywane są anilidami .
16540025.006.png
O
CCH 3
acetanilid
CO-HN
CO-HN
HN
Me
Et
cykloheksylokarboksyanilid
3'-etylo-2-metylobenzanilid
5. Pochodne acylowe amin
Amidy traktować też można jako acylowe pochodne amin i nazywać je zgodnie nomenklaturą
aminową. Tak nazywana jest prezentowana powyżej N -acetyloglukozoamina . Tak można nazwać
pochodne aniliny czy bardziej skomplikowanych amin .
O
C
HN
N
COCH 3
1-acetylo-1,2,3,4-tetra-
hydrochinolina
N -benzoiloanilina
Otrzymywanie
1. Amonoliza (aminoliza) pochodnych kwasów karboksylowych
Amidy powstają w wyniku reakcji reaktywnych pochodnych kwasów karboksylowych , takich jak
chlorki kwasowe , bezwodniki i estry (aktywne) z amoniakiem ( amonoliza ) lub z aminami
( aminoliza ).
O
H 3
C
C
Y
NH 3
NH 2 R
NHR 2
O
O
O
Y : - F ; - Cl lub Br - halogenki kwasowe
- OCOR ' - bezwodniki ;
- OR'' - estry aktywne
C
C
C
H 3
C
NH 2
H 3
C
NHR
H 3
C
NR 2
amidy : niepodstawione monopodstawione dipodstawione
Amonolizę halogenków kwasowych i bezwodników przeprowadza się w obecności nadmiaru
amin (amoniaku) lub dodaje się NaOH w celu wiązania wydzielającego się halogenowodoru lub
kwasu karboksylowego. Reakcja amonolizy w obecności NaOH nazywana jest reakcją
Schottena-Baumanna .
COCl
H 2
N
NaOH
CO HN
+
- NaCl
chlorek benzoilu anilina benzanilid (75%)
3. Przegrupowanie Beckmanna (E. Beckmann, Ber. Deut. Chem. Ges. , 20 , 1507 (1887)
Ketoksymy w obecności kwasów (lub odczynników wydzielających kwasy, np. bezwodników,
PCl 5 czy SOCl 2 ) ulegają przegrupowaniu do monopodstawionych amidów .
OH
O
N
H +
C
C
R'
NHR
ketoksym monopodstawiony amid
R
R'
Należy zwrócić uwagę, że przegrupowaniu ulega reszta organiczna znajdująca się w położeniu
trans do grupy hydroksylowej oksymu .
16540025.007.png
 
W praktyce jest to reakcja wykorzystywana zarówno do otrzymywania laktamów , np.
kaprolaktamu lub odpowiednich kwasów karboksylowych po hydrolizie amidów ( laktamów ).
OH
O
N
O
1. H + /HOH
NH 2 OH . HCl
H + /HOH
NH
H 2 N(CH 2 ) 5 COOH
(91%)
2. - OH
NaOAc
(87%)
(82%)
cykloheksanon
oksym cykloheksanonu
kaprolaktam
kwas 6-aminoheksanowy
Mechanizm reakcji :
..
H
OH
+
R
R
R
H
O
H
O
R
:
N
:
H +
:
N
N
- H +
N
N
:
- H +
N
:
..
C
..
C
C
C
H
C
R'
NHR
- HOH
+
O
..
..
R'
..
..
..
C
R
C
O
R'
R'
H
H
H
R'
O
R'
+
amid
ketoksym
R
O
R'
H
Jeżeli grupa migrująca R jest bezpośrednio związane z karbonylowym atomem C poprzez atom
chiralny, to podczas przegrupowania nie dochodzi do zmiany konfiguracji na centrum chiralnym.
Retencja konfiguracji świadczy o tym, że jest to przegrupowanie wewnątrzcząsteczkowe, czyli
reszta R zmienia lokalizację nie odrywając się od cząsteczki.
OH
O
Ph
N
H +
Ph
C
C C
C
N
CH 3
oksym ketonu ( R )-1-feny-
loetylowo-metylowego
H 3
C
H 3
C
H
CH 3
H H
N -acetylo-( R )-1-fenyloetyloamina
Właściwości fizyczne
Formamid jest cieczą o wysokiej temperaturze wrzenia – 193 o C (z rozkładem). Miesza się z
wodą w każdym stosunku, podobnie jak z etanolem . W innych rozpuszczalnikach organicznych
jest trudniej rozpuszczalny. Te właściwości wynikają z jego wysokiej polarności. Stosowany jest
jako polarny rozpuszczalnik. Znacznie popularniejszym, też wysokopolarnym
rozpuszczalnikiem, jest jego pochodna – dimetyloformamid ( DMF ). Rozpuszczają się w nim
nawet niektóre sole nieorganiczne. Acetamid i wyższe amidy są ciałami stałymi; acetamid
topnieje w temperaturze 82 o C .
Zadanie : narysuj wzór dimetyloformamidu . Wytłumacz, dlaczego jest to związek bardziej polarny niż formamid ;
wartości momentu dipolowego wynoszą odpowiednio: 3,8 D i 3,4D.
Właściwości chemiczne
1. Hydroliza
Amidy są znacznie mniej reaktywne niż inne pochodne kwasowe. Sprzężenie wolnej pary
elektronowej atomu azotu z elektronami π wiązania C=O zmniejsza ładunek dodatni na
karbonylowym atomie węgla, co czyni to miejsce mniej podatne na atak nukleofilowy. Amidy
pod wpływem wody ulegają hydrolizie , katalizowanej zarówno przez kwasy i zasady. Reakcja
wymaga podwyższonej temperatury, a jej produktami są kwasy karboksylowe i sole amin (dla
katalizy kwaśnej) lub sole kwasów karboksylowych i aminy (w obecności zasad).
H + /HOH
RCOOH + + NH 2 R' 2
RCO-NR' 2
∆
- OH/HOH
RCOO - + NHR' 2
RCO-NR' 2
∆
..
. .
16540025.008.png 16540025.009.png 16540025.010.png 16540025.011.png 16540025.012.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin