AMINA Dirangkum oleh : Ami Soewandi J.S. Tutuk B. Soewandi
AMINA Pengertian Umum : Umum :
Senyawa organik turunan amonia (NH 3) dimana atom H diganti oleh gugus alkil atau aril
Pada atom Nitrogen terdapat satu pasang elektron bebas; karena itu amina bersifat basa, basa, selain itu juga bersifat nukleofilik
Senyawa golongan amina ditemui pada hewan maupun tumbuhan H H3CO (Z)
N H3C H3C
H
CH3
Trimetilamina Penyebab bau khas pada ikan
HO
(R)
N O (R)
H
(R)
(S)
N
(S)
H3CO
HO
Kuinin - antimalaria (diisolasi dari kulit batang pohon Cinchona) Cinchona)
(Z)
Codein - analgesik terdapat pada buah opium
CH3
AMINA Pengertian Umum : Umum :
Senyawa organik turunan amonia (NH 3) dimana atom H diganti oleh gugus alkil atau aril
Pada atom Nitrogen terdapat satu pasang elektron bebas; karena itu amina bersifat basa, basa, selain itu juga bersifat nukleofilik
Senyawa golongan amina ditemui pada hewan maupun tumbuhan H H3CO (Z)
N H3C H3C
H
CH3
Trimetilamina Penyebab bau khas pada ikan
HO
(R)
N O (R)
H
(R)
(S)
N
(S)
H3CO
HO
Kuinin - antimalaria (diisolasi dari kulit batang pohon Cinchona) Cinchona)
(Z)
Codein - analgesik terdapat pada buah opium
CH3
Penggolongan Amina Berdasarkan jumlah substituen yang terikat pada atom N, maka m aka amina dibedakan menjadi :
Amina primer
(RNH (RNH2) : CH3NH2
Amina sekunder
(R2NH) NH) : (CH3)2NH (dimetilamina)
Amina tersier
(R3N)
: (CH3)3N
(metilamina) (trimetilamina)
Pemakaian istilah primer, sekunder, tersier pada pada golongan amina berbeda dengan senyawa golongan alkohol dan alkil halida.
H3C
C
OH
CH3 t e r t -Butil - Butil
CH3
CH3
CH3
alkohol (alkohol tersier)
H3C
C
NH2
CH3 t e r t -Butilamina - Butilamina
(amina primer)
H3C
N: CH3
Trimetilamina (amina tersier)
Senyawa yang mengandung atom N dengan empat a m a m o n i u m k u a r t er e r n e r , dimana substituen disebut g a r am atom N bermuatan positif ( (m e n g a p a ? )
Tata nama amina Amina primer 1. Nama substituen alkil + a m i n a
2. Kata a m i n a menggantikan akhiran –a pada nama induk
3. Amina dengan lebih dari satu gugus fungsi, maka –NH2 merupakan substituen a m i n o dari nama induk (diletakkan sebagai awalan)
Amina sekunder dan amina tersier 1.Simetris : substituen pada atom N gugus yang sama Ditambah awalan d i - atau tri- pada substituen alkil H N
H3CH2C
N
CH2CH3
CH2CH3 Difenilamina
Trietilamina
2. Asimetris : substituen pada atom N gugus yang berbeda Dinamai sebagai amina primer tersubstitusi pada atom N H3C H3C N
N
CH2CH3
CH2CH2CH3
H3C
N,N-dimetilpropilamina nama induk : propilamina substituen : dua gugus metil
N-etil-N-metilsikloheksilamina nama induk : sikloheksilamina substituen : etil & metil
Amina aromatis ( = arilamina ) Contoh arilamina sederhana adalah anilin toluidin (ada 3 isomer : o- ; m- ; p- ) aminonaftalena (ada 2 1somer : α - dan β- )
NH2
NH2
NH2
CH3 anilin
-toluidin o 1-aminonaftalenna = -naftilamina
Gambarkan strukturnya : N,N-dimetilanilin 2,4-dimetilanilin 1,2-diaminonaftalena
Amina heterosiklis Atom
N merupakan bagian dari cincin
Setiap sistem cincin heterosiklis mempunyai nama yang berbeda
Pada cincin N-heterosiklis, atom N selalu diberi nomor 1 4 3
3
N
5
N H1
2
piperidin
1
4
3
2 N H1
kuinolin
4 3
N
N3
5
2 8
pirol
4
3
7
N1 H
1
piridin
6 2
2
4
imidazol
4
3
5
5
N3
6
2
2 2 N H1
pirolidin
6
N H 1
7
indol
N
1
pirimidin
Soal Latihan Beri nama senyawa berikut (sistem IUPAC, kalau ada nama trivial) NH2 CH2CH2NH2 Br
N
Br
NHCH2CH3
CH3
CH2CH2CH3
H2NCH2CH2CH2CN
N CH2CH3
O C
CH3
H2N
CH3CH2CHCH2CO2H
Cl NH(CH3)2
CH2CH2NHCH3
N(CH3)2
Gambarkan struktur senyawa berikut : a. Triisopropilamina
e. 5-metoksiindol
b. N-metilanilin
f. 4-(N,N-dimetilamino)piridin
c. N-isopropilsikloheksilamina
g. N-etilpirol
d. N-etil-N-metilsiklopentilamina
h. 1,3-dimetilpirol
Sifat Fisis and Struktur Amina (1) •
•
Amina tersier mempunyai titik didih lebih rendah daripada amina primer atau sekunder dengan berat molekul yang sebanding Amina dengan berat molekul rendah dapat larut dalam air meskipun merupakan amina primer, sekunder, atau tersier
R'
R'
R
N
N
H
H
H
H R
R'
R
H N
N
N R'
R
R'
R
Sifat Fisis and Struktur Amina (2) Amina primer dan sekunder dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekulnya maupun dengan molekul air. Amina tersier tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antar molekul tetapi dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air (sebagai pendonor ikatan-H) Amina mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan alkana dengan MR yang mirip : Dietilamina (MR 71,7)
td = 56,30C
Pentana
td = 36,10C
(MR 72,1)
Amina dengan M R rendah mempunyai bau spesifik : Trimetilamina : bau khas seperti ikan Cadaverine (= 1,5-pentanadiamina) : bau seperti mayat
Struktur Amina •
Atom nitrogen pada amina mempunyai hibridisasi s p 3 –
Ketiga gugus dan pasangan elektron pada atom N membentuk tetrahidral
–
Sudut C-N-C besarnya 1080, bentuknya p i r a m i d a l
–
Muatan parsial negatif terlokalisasi di daerah pasangan elektron bebas
Bila ke tiga substituen berbeda, a m i n a b e r s i f a t k i r al
Terdapat sepasang enantiomer, tetapi tidak dapat dipisahkan; sebab kedua enantiomer selalu berubah melalui proses i n t e r k o n v e r s i p i r a m i d a l pada suhu kamar
Kebasaan Amina Adanya pasangan elektron bebas pada atom N menyebabkan : a. Amina bersifat basa (bereaksi dengan asam membentuk garam)
Amina bersifat lebih basa dibandingkan alkohol, eter, atau air (bandingkan keelektronegatifan atom N dan O) b. Amina bersifat nukleofilik (bereaksi dengan elektrofil)
Larutan amina dalam air bersifat basa (air berfungsi sebagai proton donor). Kebasaan amina (RNH2) dinyatakan dengan K b atau pKb.
RNH2
H2O
RNH3
-
OH
Kb =
[RNH3] [OH-] [RNH2]
pKb = - log Kb
Dalam praktek, untuk mengukur kebasaan amina dinyatakan berdasarkan keasaman (K a atau pK a dari ion amoniumnya (RNH 3+)
RNH3
H2O
RNH2
KH
+
Ka =
[RNH2] [H3O ] [RNH3]
pKa = - log Ka
pKb = 14 - pK a
bila pK a garam amonium kecil ( a s am k u a t ), maka amina adalah b a s a
RNH3
H2O
lemah
RNH2
bila pK a garam amonium besar ( a s a m lemah), maka amina adalah b a s a
KH
kuat
Basa lemah : pKa ion amonium kecil Basa kuat : pKa ion amonium besar
Kebasaan beberapa senyawa amina Nama
Struktur
pKa ion amonium
Amoniak Alkilamina primer Etilamina Metilamina Alkilamina sekunder Pirolidin
NH3
9,26
CH3CH2NH2 CH3NH2
10,81 10,66 11,27
N H
Dimetilamina Dietilamina Alkilamina tersier Trietilamina Trimetilamina Arilamina Anilin Amina heterosiklis Piridin Pirol
(CH3)2NH (CH3CH2)2NH
10,73 10,49
(CH3CH2)3N (CH3)3N
11,01 9,81
N H
NH2
4,63
N
5,25 0,4
Hal-hal yang mempengaruhi kebasaan 1. Efek induksi : +I : pendorong elektron -I : penarik elektron
basa
basa
naik
turun
NH3
pKa
9,26
CH3 :pendorong elektron
CH3NH2
pKa
10,66
makin banyak gugus CH 3
(CH3)2NH
pKa
10,73
basa meningkat
2. Efek halangan ruang; menurunkan kebasaan H3C
H3C N:
N: H3C
H
Dimetilamina (pKa = 10,73)
H3C H3C Trimetilamina (pKa = 9,81) Halangan ruang oleh 3 gugus alkil mempersulit pengikatan proton
3. Hambatan rotasi bebas;
akan meningkatkan kebasaan
CH2
H2C
CH3
CH2
H 2C
H 3C CH2
H2C
N H
N H
Pirolidin (pKa = 11,27) Hambatan rotasi bebas oleh adanya cincin, mempermudah penerimaan proton
Dietilamina (pKa = 10,49) Rotasi bebas pada ikatan tunggal mempersulit pengikatan proton
4. Kearomatikan CH2
H2C
CH2
H2 C N H
Pirolidin (pK a = 11,27) Senyawa non-aromatis
CH
HC
CH
HC N H
Pirol (pKa = 0,4) Pasangan elektron atom N merupakan bagian sistem aromatik. Tidak bersifat basa
5. Hibridisasi atom N makin besar sifat orbital s, makin sulit melepaskan pasangan elektron. Basa makin lemah H3C
(CH 3)3N :
C
N :
N asetonitril (N-sp) pK a < 0
piridin (N-sp2) pKa = 5,2
trimetilamina (N-sp3) pKa = 9,8
6. Resonansi Pasangan elektron makin sulit dilepaskan bila terlibat dalam sistem resonansi. Basa makin lemah. NH3
NH2 + H2O
NH2
NH2
+ OH
NH2
NH2
NH3
NH2
NH3
resonance s t a b i l i za t i o n o f the free b ase, increases the ΔH, shifts the ionization to the left, decreasin g base strength.
Pengaruh substituen terhadap kebasaan amina aromatis NH2
NH3 + H2O
G •
•
+ OH G
Gugus pendonor elektron akan menstabilkan ion anilinium, berarti ΔH makin kecil, sehingga menggeser kesetimbangan ionisasi ke kanan yang menyebabkan kebasaan bertambah kuat Gugus penarik elektron akan megurangi kestablan ion anilinium, meningkatkan ΔH, sehingga kesetimbangan ionisasi bergeser ke kiri yang mengakibatkan kebasaan senyawa akan berkurang.
Soal : Urutkan kebasaan senyawa berikut (mulai yang paling kuat sifat basanya) Anilin; siklohexilamina; p .nitroanilin; p .metoksianilin; ammonia
Y
NH 2
Basa makin kuat
Basa makin lemah
H2O
Y
NH 3
-
OH
Substituen Y
pKa
-NH2
6,15
-OCH3 -CH3
5,34 5,08
-H
4,63
-Cl
3,98
-Br
3,86
gugus
-CN
1,74
deaktivator
-NO2
1,00
gugus aktivator
Soal Latihan : 1.
Manakah dari pasangan senyawa berikut yang lebih basa sifatnya, beri penjelasan ! a. CH3CH2NH2 atau CH3CH2CONH2
c. NaOH atau CH3NH2
b. CH3NHCH3 atau piridin
d. anilin atau sikloheksilamina
2.
Harga pKa ion benzilaminium (C6H5CH2NH2+) = 9,33; sedangkan pKa propilaminium = 10,71. Manakah yang lebih basa sifatnya, benzilamina atau propilamina? Berapakah harga pKb dari benzilamina dan propilamina ?
3.
Urutkan kebasaan senyawa berikut, mulai yang paling basa sifatnya ! a. p -nitroanilin, p -aminobenzaldehid, p -bromoanilin b. p -kloroanilin, p -aminoasetofenon, p -metilanilin c. p -(trifluorometil)anilin, p -metilanilin, p -(fluorometil)anilin
4.
Pada struktur histamin berikut ini terdapat tiga buah atom N. Urutkan peningkatan kebasannya, dan beri penjelasan ! N
H
N
NH 2 Histamin
Sifat basa amina dapat dipakai untuk memurnikan amina dari campurannya dengan senyawa netral (misalnya alkohol atau keton)
Amina + senyawa netral lain Dilarutkan dalam eter Ditambah HCl, H 2O
Lapisan eter (senyawa netral)
Lapisan air (R-+NH3Cl-; grm amonium) Ditambah NaOH, eter
Bagaimana cara pemisahan campuran benzilalkohol dan benzilamina dalam larutan eter ?
Lapisan eter (amina)
Lapisan air (NaCl)
Pembuatan Khusus Amina Primer Jumlah atom C tetap a.
Substitusi nukleofilik 1. alkilasi RX dengan Na-azida, dilanjutkan hidrolisis 2. alkilasi RX dengan K-ftalimida, dilanjutkan hidrolisis basa
b.
Reduksi senyawa nitro
Penambahan satu atom C a.
Reduksi senyawa nitril
b.
Reduksi amida primer
Pengurangan satu atom C a.
Tata-ulang Hofmann
b.
Tata-ulang Curtius
•
Pembuatan Amina –
Melalui Reaksi Substitusi Nukleofilik A. Alkilasi Ammonia –
Reaksi ammonia dengan alkil halida membentuk garam aminium
–
Garam aminium ditambah basa menghasilkan amina primer
–
Metode ini terbatas karena terjadi alkilasi berulang
–
Dengan pemakaian ammonia berlebih akan meminimalkan terjadinya multi-alkilasi
B. Alkilasi Ion Azida diikuti oleh Reduksi Amina primer disintesis lebih efisien melalui reaksi antara ion azida dengan alkil halida yang dilanjutkan reduksi alkilazida menjadi amina.
C. Sintesis ftalimid Gabriel Amina primer juga dapat dibuat melalui sintesis Gabriel Tahap awal sintesis Gabriel adalah alkilasi terhadap K-ftalimida Reaksi N-alkilftalimida dengan hydrazine dalam etanol panas menghasilkan amina primer (h i d r o l i s i s d a p a t j u g a d i l a k u k a n d e n g a n N a O H)
Pembuatan Amina Aromatik primer melalui Reduksi senyawa Nitro Amina aromatik disintesis dengan mereduksi senyawa nitro aromatik yang sesuai
•
Satu molar ekuivalen dari hidrogen sulfida dalam larutan amonia/etanol dipakai mereduksi s a t u g u g u s n i t r o dengan adanya gugus nitro yang lain
Pembuatan Amina primer melalui reaksi tata-ulang Hoffman dan tata-ulang Curtius Amida tak-tersubstitusi dapat diubah menjadi amina primer dengan pengurangan gugus karbonil-amida melalui tataulang H o f m a n n Sebagai pereaksi dipakai Br 2 dalam larutan NaOH
Tataulang C u r t i u s berlangsung melalui intermediat s u a t u asil azida
Asil azida diperoleh dari klorida asam Tataulang asil azida terjadi dengan lepasnya N 2, suatu leaving group yang sangat stabil Pada tahapan terakhir, isosianat akan terhidrolisis oleh penambahan air
Contoh penggunaan reaksi Hofmann dan Curtius Bagaimanakah cara pembuatan o -metilbenzilamina dari suatu asam karboksilat, baik dengan melalui tataulang Hofmann maupun tataulang Curtius ?
Strategi : Tataulang Hofmann dan tataulang Curtius mengubah asam karboksilat menjadi amina primer dengan pengurangan satu atom C. Tatulang Hofmann dari amida; tataulang Curtius dari halida asam Kedua reaksi mulai dengan asam karboksilat yang sama, dimana gugus –COOH diganti dengan gugus –NH2 Pada reaksi ini sebagai bahan awal dipilih asam o -metilfenilasetat
Penyelesaian : H
H C
C
OH SOCl2
O CH3 asam o -metilfenilasetat
1. NH3
H
H C
Cl C
O CH3
2. Br 2, NaOH, H2O
C
1. NaN3
CH3
2. H2O, panas
Bagaimana pembuatan senyawa berikut melalui tataulang Hofmann dan Curtius? b. p -toluidin
NH 2
-metilbenzilamina o
Soal : a. 3,3-dimetilbutanamina
H
H
Pembuatan Amina Primer, Sekunder, dan Tersier melalui Aminasi Reduksi •
Aldehid dan keton bereaksi dengan ammonia, amina primer atau amina sekunder menghasilkan imina atau garam iminium –
Imina dan ion iminium kemudian dapat direduksi menjadi amina primer, sekunder, atau tersier yang baru
Reaksi reduksi dilakukan menggunakan metode hidrogenasi katalitik atau dengan pereaksi reduksi –
NaBH3CN dan LiBH3CN merupakan pereduksi yang efektive untuk reaksi aminasi reduksi
Contoh reaksi :
H3C H N CH 3
O H H3C
N
NaBH3CN
CH3
H 2O CH 3OH N,N-dimetilsikloheksilamina (85%)
sikloheksanon
Contoh soal : Bagaimana pembuatan N-metil-2-feniletilamina dengan metode aminasi reduktif ?
CHO
CH NH
NaBH3CN
NHCH 3
N-metil-2-feniletilamina
NH2
NaBH3CN
CH 2O
Pembuatan Amina primer, sekunder, atau tersier melalui reduksi terhadap senyawa nitril, oksim, atau amida •
•
Reduksi amida akan menghasilkan amina p r i m e r , s e k u n d e r atau tertier Reduksi nitril atau oksim hanya menghasilkan amina p r i m e r
CH3
H2, Ni
HNO3 H2SO4
H3C
Br 2,hv
AlCl3
NH3
CH2Br
(CH3CO)2O t a e h ,
H3C
NO2
O H3C
NH2
CH2NH2
NH2
NH3
CCH3
H2,Ni
H3C
CHCH3
4
O n M K
NaCN
Br 2,hv
COOH
CH2CN
CH2Br
PCl3
2 H2 Pt
OBr -
NH3 COCl
CH2CH2NH2
CONH2
NH2
Reaksi Amina •
•
Pasangan elektron bebas pada atom nitrogen dari amina berperan pada sifat-sifat kimia dari amina Pasangan elektron dapat berfungsi sebagai basa atau sebagai nukleofil
Reaksi Eliminasi Hofmann
Mirip reaksi 3o ROH dalam asam yang membentuk alkena
Amina dipanaskan dengan basa Ag 2O akan menghasilkan alkena
Atom N diubah menjadi N-kuarterner melalui reaksi metilasi (pereaksi CH3I berlebih) supaya berfungsi sebagai gugus pergi yang baik CH3(CH2)3CH2CH2NH2
CH3I berlebih
+
-
CH3(CH2)3CH2CH2N (CH3)3 I
heksilamina
Ag2O H2O, panas
N(CH3)3
CH3(CH2)3CH=CH2 1-heksena (60%)
Mekanisme reaksi berlangsung melalui reaksi E-2: penarikan proton oleh basa bersamaan dengan lepasnya N(CH3)3 HO: H E-2 C
C N(CH3)3
grm amonium kuarterner
C
C
alkena
H2O
N(CH3)3
Bila produk eliminasi lebih dari satu macam alkena, hasil utama adalah alkena yang tersubstitusi paling sedikit (aturan Hofmann). Penyebabnya N-kuarterner adalah gugus lepas yang meruah, maka atom Hβ yang bereaksi dengan basa adalah Hβ yang paling kecil halangan ruangnya CH3 H3C
-
OH
N
Ag2O H2O, panas
CH3
CH3CH2CH2CH=CH2
CH3CH2CH=CHCH3
1-pentena (94%)
2-pentena (6%)
CH3CH2CH2CHCH3
kurang terlindungi lebih mudah bereaksi
lebih terlindungi lebih sulit bereaksi
Contoh soal : Produk apa yang diharapkan terjadi pada eliminasi Hofmann ? Terdapat tiga jenis Hβ, yang paling mudah lepas adalah Hβ yang terikat pada atom C-primer (halangan ruang paling kecil) H N H CH
CH3
C H
N(CH3)2
CH2CH3 1. CH3I berlebih 2. Ag2O, H2O, panas
H
CH C H2
CH3 H2C CH2
Reaksi Aril Amina
(a m i n a a r o m a t is )
Substitusi elektrofilik pada senyawa aromatis (SE-Ar) Pada reaksi SE-Ar, gugus NH2 merupakan gugus aktivator kuat (langsung terjadi trisubstitusi); juga berfungsi sebagai gugus pengarah orto-para –
NH2
NH2 Br 2
Br
Br
H2O anilin
Br 2,4,6-tribromoanilin (100%)
Selain itu, pasangan elektron bebas pada atom N bersifat basa yang akan bereaksi dengan katalis AlCl3 (suatu asam Lewis) sehingga tidak terjadi reaksi Friedel-Crafts (alkilasi maupun asilasi) NH2
Cl3 Al AlCl3
anilin
NH2
Penambahan anhidrida asetat pada amina akan membentuk senyawa N-terasetilasi. Gugus a s e t a m i d o (-NHCOCH3) tetap berfungsi sebagai pengarah o -p , tetapi efek aktivator lebih lemah dan kurang basa. Pada bromasi, akan menghasilkan produk mono-bromo, dan hidrolisis dalam basa akan menghasilkan amina
Bila posisi para dari gugus a s e t am i d o tidak tersubstitusi, maka elektrofil akan menempati posisi para
Sebagai contoh adalah pembuatan obat golongan sulfa : S
S HOSO2Cl
O H3C
N
O
H3C
O
O
O
O
O Cl
H3C
N H
NH2
NH3 N H
H asetanilida
NaOH, H2O O
O S
NH2 H2N sulfanilamida
Soal : Sarankan suatu cara sintesis sulfathiazol dari benzena dan amina yang sesuai S
O
O S
N H
N
H2N sulfathiazol
Bagaimanakah cara pembuatan senyawa berikut dari bahan awal benzena : a. N,N-dimetilanilin c. p -kloroanilin b . m -kloroanilin d. 2,4-dimetilanilin
Reaksi Amina dengan Asam Nitrit •
–
Asam nitrit (HONO) dibuat baru (i n s i t u ) dari reaksi antara Natrium nitrit dengan larutan asam kuat
Reaksi Amina Alifatis Primer dengan Asam Nitrit •
Amina primer mengalami d i a z o t i z a s i dengan asam nitrit –
G a r am d i a zo n i u m yang tak stabil terurai membentuk
karbokation –
Karbokation bereaksi lebih lanjut membentuk alkena, alkohol and alkil halida
Reaksi arilamina primer dengan asam nitrit menghasilkan pembentukan garam arenadiazonium yang relatif stabil –
–
Reaksi ini berlangsung melalui pembentukan intermediat N nitrosoamina N -nitrosoamina diubah menjadi ion diazonium dalam beberapa
tahapan reaksi
•
Reaksi Substitusi garam Arenadiazonium •
Garam Arildiazonium segera bereaksi dengan berbagai pereaksi nukleofilik menghasilkan senyawa aromatik yang sangat beragam –
–
Garam arildiazonium dibuat dari arilamina yang sesuai Arilamina dapat dibuat melalui reduksi senyawa nitroaromatik
–
Reaksi Sandmeyer : Penggantian Gugus Diazonium oleh -Cl, -Br or -CN •
Mekanisme reaksi Sandmeyer belum diketahui dengan pasti tetapi diperkirakan melalui pembentukan radikal
•
Reaksi Coupling dari Garam Arenadiazonium •
Ion Arenadiazonium berperan sebagai elektrofil dengan senyawa amina aromatis yang sangat reaktif misalnya fenol atau amina aromatik tersier –
•
Reaksinya disebut r e ak s i c o u p l i n g d i a z o
Coupling dengan golongan fenol paling baik berlangsung dalam larutan sedikit alkalis –
–
Dalam larutan alkalis membentuk ion fenoksida yang lebih cepat mengadakan coupling
Bila larutan terlalu basa, akan terbentuk diazohidroksida yang non-reaktif
•
Fenol dan turunan anilin mengadakan coupling terutama pada posisi para; kecuali bila posisi para telah terisi maka substituen akan terikat pada posisi orto
