TUGAS KIMOR

TUGAS KIMOR 1. Tulis mekanisme reaksi reduksi nitril dan amida sehingga terbentuk amin 2. Tulis mekanisme reaksi SN2 alkil halida pembentukan amina 3. Cari mekanisme sintesis Gabriel dari amina primer 4. Tulis mekanisme reduksi aminasi aldehid dan keton 5. Tulis mekanisme reaksi Hoffman, eliminasi Hoffman

Pembuatan Amina Teknik pembuatan amina dapat dibagi ke dalam tiga kategori umum. Tiap kategori akan dibahas bergiliran. Subtitusi nuk leofi leofi li k: 

RX + NH3 Suatu alkil halida

SN2

+

-

RNH3 X

OH-

RNH2

Reduksi: 

O RCNH2 atau RCN Suatu amida atau nitril 

[H]

RCH2 NH2

Penataan Penataan u lan g amida: 

O

Br2, OH-

RCNH2 RNH2 a. Sintesis dengan reaksi subtitusi Reaksi amina dan alkil halida. Amina atau amonia mengembang pasangan elektron menyendiri dan dapat bertindak sebagai suatu nukleofil dalam suatu suatu reaksi subtitusi dengan suatu alkil halida. Reaksi suatu suatu nukleofil nitrogen serupa dengan reaksi setiap nukleofil lainnya lainnya dengan RX. Produk reaksi dengan amonia atau suatu amina adalah suatu garam garam amina. Amina  bebas dapat diperoleh dengan mengolah garam amina ini dengan suatu basa seperti NaOH. Urutan kereaktivan alkil halida adalah khas reaksi S N2: CH3X > primer > sekunder. Alkil halida tersier tidak bereaksi subtitusi dengan amonia atau amina; diperoleh produk eliminasi. Kekurangan utama jalur ke amina ini ialah bahwa garam amina produk dapat mempertukarkan proton dengan amonia atau amina awal. + + CH3CH2 NH3  Br  + NH3 CH3CH2 NH2 + NH4  Br   Juga suatu nukleofil  Pertukaran proton ini menghasilkan dua nukleofil atau lebih, yang bersaing dalam reaksi dengan alkil halida. Inilah sebabnya mengapa seringkali diperoleh campuran mono-, di- dan

trialkil-amina serta garam amonium kuaterner dari suatu reaksi antara amonia d an suatu alkil halida. RX RX RX RX +  NH3 RNH2 R 2 NH R 3 N R 4 N  X Jika amina itu sangat murah atau jika digunakan amonia, dapatlah digunakan dengan sangat berlebihan agar diperoleh monoalkilasi. Dalam hal ini RX lebih diinginkan untuk  bertubrukan dengan molekul pereaksi dan bukannya dengan molekul produk alkilasi. Dalam contoh berikut amonia berlebihan menyebabkan produk utama ialah amina primer. OHCH3CH2CH2CH2Br + NH3 berlebih CH3CH2CH2CH2 NH2+ Br  1-bromobutana n-butilamina (45%) Jika diinginkan garam amonium kuaterner, hendaknya digunakan alkil halida berlebih. + (CH3CH2)2 NH + CH3CH2I berlebih (CH3CH2)4 N  I Sin tesis ftal imi da Gabri el. Suatu sintesis yang menghasilkan amina primer tanpa amina sekunder dan tersier ialah sintesis ftalimida Gabriel. Tahap pertama dalam rentetan reaksi ini ialah suatu reaksi S N2 dengan anion ftalimida sebagai nukleofil. Amina itu kemudian diperoleh dengan menghidrolisis ftalimida tersubtitusi. Ftalimida dibuat dengan memanaskan anhidrida asam ftalat dengan amonia. Garam kalium dibuat dengan mengolah ftalimida dengan KOH. Baisanya proton tidak dapat begitu saja direbut dari nitrogen amida. Namun seperti dengan senyawa dikarbonil-β lain, imida bersifat asam karena anionnya terstabilkan oleh resonansi.

1. Sintesis dengan reduksi Reaksi reduksi sering memberikan jalur ke amina tanpa merepotkan. Reduksi senyawa nitro aromatik menjadi arilamina telah dibahas dalam Sub-Bab 10.14, Jilid 1. Beberapa arilamina dapat disintesis oleh reaksi amonia atau amina den gan aril halida yang teraktifan (lihat Sub-Bab 10.15 Jilid 1).  Nitril menjalani hidrogenasi katalitik atau reduksi dengan LiAlH4 untuk menghasilkan amina primer dengan tipe RCH2 NH2 dengan rendemen sekitar 70%. Nitril diperoleh dari alkil halida; oleh karena itu suatu sintesis nitril adalah suatu teknik memperpanjang suatu rantai karbon maupun pembuatan suatu amina. CNLiAlH4 (CH3)2CHCH2Br  (CH3)2CHCH2CN (CH3)2CHCH2CH2 NH2 1-bromo-2-metilpropana 3-metilbutananitril (3-metil-1-butil)amina Suatu alkil halida primer  Amida juga menghasilkan amina bila diolah dengan zat pereduksi: O LiAlH4 CH3(CH2)10CNHCH3 CH3(CH2)10CH2 NHCH3  N-metildodekanamida N-metildodesilamina (95%) Amina reduktif , suatu reaksi yang mengubah keton atau aldehida menjadi amina primer, telah dibahas dalam Sub-Bab 11.7D. Reaksi ini jauh lebih baik daripada reaksi antara R 2CHBr dan NH3 dalam mensintesis amina dengan tipe R 2CHNH2, karena reaksi kedua ini dapat menghasilkan produk eliminasi. Amina sekunder dan tersier dapat juga disintesis dengan aminasi reduktif, jika digunakan amina primer atau sekunder, sebagai ganti amonia. 2. Penataan-ulang amida

Bila suatu amida tak tersubtitusi (RCONH2) diolah dengan suatu larutan brom dalam air dan bersifat basa, amida ini akan mengalami penataan-ulang dan menghasilkan suatu amina. Reaksi ini disebut penataan-ulang Hofmann. Perhatikan bahwa gugus karbonil terlepas 2sebagai CO3  ; oleh karena itu amina tersebut mengandung satu karbon berkurang dibandingkan dengan karbon amida awalnya. O H2O 2CH3(CH2)4CNH2 + 4OH  + Br 2 CH3(CH2)4 NH2 + CO3  + 2H2O + 2Br  Heksanamida n-pentilamina (85%) Karena gugus karbonil tampaknya direbut dari bagian-dalam molekul, menarik untuk memperhatikan mekanisme penataan-ulang Hofmann. Reaksi berlangsung dengan sederetan tahap yang berlainan. Tahap 1 adalah brominasi pada nitrogen. Tahap 2 lepasnya  proton dari nitrogen dan menghasilkan suatu anion yang tak stabil. Tahap penataan-ulang adalah tahap 3. Hasil penataan-ulang itu adalah suatu isosianat yang stabil pada beberapa kondisi, tetapi tidak stabil dalam basa berair. Dalam basa berair, isosianat mengalami hidrolisis (tahap 4) menjadi suatu amina dan ion karbonat. Dijumpai bahwa penataan-ulang Hofmann berlangsung dengan konfigurasi dipertahankan pada karbon α dari amida. Bukti ini mendorong dugaan bahwa tahap penataanulang (Tahap 3) mempunyai keadaan-transisi bertitian (bridged ). Keuntungan penataan-ulang Hofmann ialah bahwa rendemen amina primer murni adalah baik. Reaksi ini merupakan jalur terbaik ke suatu amina primer yang mengandung suatu gugus alkil tersier, seperti (CH3)3CNH2. Kebasaan Amina Pasangan elektron dalam orbital dari amonia atau suatu amina yang tak terikat tetapi terisi dapat disumbangkan pada atom, ion atau molekul yang kekurangan elektron (elektrondeficient ). Dalam larutan air, suatu amina bersifat basa lemah dan menerima sebuah proton dari air dalam suatu reaksi asam-basa yang reversibel. Perhitungan tet apan kebasaan dan nilai p Kb untuk basa lemah dibahas dalam Sub-Bab 1.10 Jilid 1. Suatu amina yang merupakan basa yang lebih kuat akan mempunyai asam konjugat yang jauh lebih lemah dan karenanya p Ka yang lebih rendah. Sifat-sifat struktural yang sama yang mempengaruhi kuat asam relatif dari asam karboksilat dan fenol juga mempengaruhi kuat basa relatif dari amina. 1.  Jika amina bebas terstabilkan relatif terhadap kationnya, maka amina ittu adalah basa yang lebih lemah. 2.  Jika kation itu terstabilkan relatif terhadap amina bebasnya, maka amina itu adalah b asa yang lebih kuat. Suatu gugus pelepas-elektron, seperti gugus alkil pada nitrogen akan menaikkan kebasaan dengan cara menyebarkan muatan positif dalam kation (penyebaran muatan positif ini analog dengan penyebaran dalam karbokation). Dengan penyebaran muatan positif, kation itu terstabilkan relatif terhadap amina bebas. Oleh karena itu, kuat basa bertambah dalam deret NH3, CH3NH2 dan (CH3)2NH.

Sintesis Gabriel , dinamakan dari kimiawan Jerman Siegmund Gabriel, adalah reaksi kimia yang mengubah alkil halida primer menjadi amina primer dengan menggunakan kalium [1][2][3][4] ftalimida.

Garam kalium ataupun natrium bereaksi dengan alkil halida primer, membentuk alkil ftalalat imida. Reaksi ini tidak akan berjalan untuk alkil halida sekunder. [5]

Setelah dihidrolisis menggunakan asam, amina primer dilepaskan sebagai garam amina. Selain itu, ia juga dapat dilakukan via prosedure Ing-Manske , yang melibatkan reaksi dengan hidrazina akuatik ataupun dalam etanol dengan refluks. Prosedur ini akan mengendapkan ftalhidrazia bersamaan dengan amina primer. Teknik ini sering kali menghasilkan rendemen yang rendah. Oleh karena itu, terdapat pula metode lain yang digunakan untuk melepaskan [6] amina dari ftalimida..

Dasar-dasar reaksi Agen-agen pereduksi

Meskipun kedua agen pereduksi yang digunakan memiliki nama yang cukup rumit, namun struktur dari kedua agen pereduksi ini sangat sederhana. Pada masing-masing pereduksi ada empat hidrogen ("tetrahidrid") mengelilingi aluminium atau boron pada sebuah ion negatif (ditunjukkan dengan akhiran "at" pada namanya). Angka romawi "(III)" menunjukkan bilangan oksidasi dari aluminium atau boron, dan sering tidak dituliskan karena unsur-unsur ini memang hanya menunjukkan bilangan oksidasi +3 dalam senyawa-senyawanya. Olehnya itu pada penjelasan selanjutnya angka romawi (III) tidak lagi dituliskan. Rumus molekul untuk kedua agen pereduksi ini masing-masing adalah LiAlH4 dan NaBH4. Strukturnya ditunjukkan pada gambar berikut:

Pada masing-masing ion negatif, salah satu dari ikatan-ikatan yang ada adalah ikatan kovalen kordinat (kovalen datif) yang menggunakan pasangan elektron bebas pada sebuah ion hidrogen (H ) untuk membentuk sebuah ikatan dengan sebuah orbital kosong pada aluminium atau boron. Reaksi secara keseluruhan Reduksi al dehi d 

Untuk reduksi aldehid, produk organik yang diperoleh akan sama persis baik agen pereduksi yang digunakan adalah litium tetrahidridoaluminat atau natrium tetrahidriborat. Sebagai contoh, reduksi etanal akan menghasilkan etanol:

Perlu diperhatikan bahwa persamaan reaksi di atas adalah persamaan yang disederhanakan. [H] menunjukkan “atom hidrogen dari sebuah agen pereduksi”. Secara umum, reduksi sebuah aldehid akan menghasilkan sebuah alkohol pri mer  . Reduk si keton 

Pada reduksi keton, produk yang dihasilkan tetap sama untuk kedua agen pereduksi. Sebagai contoh, reduksi propanon akan menghasilkan propan-2-ol:

Reduksi sebuah keton akan menghasilkan sebuah alkoh ol seku nder  . Rincian reaksi Litium tetrahidridaluminat (litium aluminium hidrida) sebagai agen pereduksi

Litium tetrahidridaluminat jauh lebih reaktif dibanding natrium tetrahidridborat. Agen pereduksi ini bereaksi hebat dengan air dan alkohol, sehingga setiap reaksi yang menggunakan litium tetrahidridaluminat tidak boleh melibatkan pelarut air maupun alkohol. Reduksi keton biasanya dilakukan dalam larutan dalam sebuah eter yang dikeringkan dengan hati-hati seperti etoksietana (dietil eter). Reaksi terjadi pada suhu kamar, dan berlangsung dalam dua tahapan terpisah. Pada tahap pertama, sebuah garam yang mengandung ion aluminium kompleks terbentuk. Persamaan-persamaan reaksi berikut menunjukkan apa yang terjadi jika digunakan aldehid atau keton sederhana yang umum. R dan R’ bisa berupa kombinasi dari hidrogen atau gugus alkil.

Produk yang terbentuk selanjutnya diperlakukan dengan asam encer (seperti asam sulfat encer atau asam hidroklorat encer) untuk melepaskan alkohol dari ion kompleks.

Alkohol yang terbentuk bisa direcovery dari campuran dengan metode distilasi fraksional. Natrium tetrahidridborat (natrium borohidrida) sebagai agen pereduksi

 Natrium tetrahidridborat merupakan sebuah reagen yang lebih lemah (sehingga lebih aman) dibanding litium tetrahidridaluminat. Reagen ini bisa digunakan dalam larutan dalam alkohol atau bahkan larutan dalam air –  selama larutan itu bersifat basa. Kami sedikit menemukan kendala dalam menjelaskan kondisi-kondisi reaksi untuk agen  pereduksi ini, karena agen pereduksi ini digunakan dengan berbagai cara yang berbeda -beda. Rincian praktis yang ditemukan di berbagai situs universitas sangat bervariasi, dan tidak harus sesuai dengan sumber teori yang ada. Berikut kami memilih salah satu dari berbagai metode yang ada. Kami memilih kondisi reaksi  berikut utamanya karena kami berpikir bahwa kami memahami proses yang berlangsung. Padatan natrium tetrahidridborat dimasukkan ke dalam sebuah larutan aldehid atau keton dalam sebuah alkohol seperti metanol, etanol atau propan-2-ol. Campuran ini bisa dipanaskan di bawah refluks atau dibiarkan beberapa waktu pada suhu kamar. Prosedur yang dipilih berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat aldehid atau keton.

Pada akhir prosedur, terbentuk sebuah kompleks yang mirip dengan kompleks yang terbentuk  jika digunakan agen pereduksi litium tetrahidridaluminat.

Pada tahap-kedua reaksi, air ditambahkan dan campuran dididihkan untuk melepaskan alkohol dari kompleks yang terbentuk.

Alkohol kembali terbentuk dan bisa direcovery dari campuran dengan metode distilasi fraksional.