Química Orgânica 2 · Síntese e transformação de aminas
Ácido antranílico por rearranjo de Hofmann da ftalimida
Condições: NaOCl, NaOH; then H3O⁺ (to pH 4)
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 15 passos escritos
O hidróxido se adiciona a uma carbonila da imida
O hidróxido ataca um dos dois carbonos carbonílicos equivalentes da imida e o par π C=O se desloca para o oxigênio, formando um intermediário tetraédrico.
As setas curvas
- O hidróxido forma a ligação C–O com o carbono carbonílico.
- O par π C=O se desloca para o oxigênio.
O anel da imida se abre
O alcóxido refaz a ligação C=O e expulsa o nitrogênio da imida, que sai como um ânion amideto estabilizado pela outra carbonila. O anel de cinco membros se abre.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio refaz a ligação π C=O.
- O par da ligação C–N sai com o nitrogênio.
O ânion amideto captura o próton do ácido
O ânion amideto captura o próton do novo ácido carboxílico, formando ftalamato: uma amida primária e um carboxilato no mesmo anel.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio captura o próton do ácido carboxílico.
- O par O–H fica no oxigênio como carboxilato.
O hidróxido remove um próton N–H da amida
Agora começa a sequência de Hofmann na amida primária. O hidróxido remove um próton N–H, formando um ânion amideto deslocalizado sobre o oxigênio.
As setas curvas
- O hidróxido captura o próton N–H.
- O par N–H fica no nitrogênio.
O nitrogênio ataca o cloro
Em água, o hipoclorito está em equilíbrio com o ácido hipocloroso, HOCl (considerado a espécie cloradora). O nitrogênio da amida ataca seu cloro e o hidróxido sai, formando a N-cloroamida.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação N–Cl.
- O par Cl–O sai com o oxigênio, como hidróxido.
O hidróxido remove o segundo próton N–H
O N–H da N-cloroamida é mais ácido que o N–H da amida, e o hidróxido o remove.
As setas curvas
- O hidróxido captura o próton N–H.
- O par N–H fica no nitrogênio.
A arila migra enquanto o cloreto sai
O anel arila se desloca do carbono carbonílico para o nitrogênio com seu par ligante enquanto o cloreto sai, e o par isolado do nitrogênio forma a ligação C=N de um isocianato de arila. Esta é a etapa do rearranjo de Hofmann.
As setas curvas
- O par C–C leva o anel arila até o nitrogênio.
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N.
- O par N–Cl sai como cloreto.
O hidróxido se adiciona ao isocianato
O hidróxido ataca o carbono central do isocianato e o par π C=N se desloca para o nitrogênio.
As setas curvas
- O hidróxido forma a ligação C–O com o carbono do isocianato.
- O par π C=N se desloca para o nitrogênio.
O nitrogênio captura um próton da água
O ânion de nitrogênio captura um próton da água, formando o ácido carbâmico.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio captura um próton da água.
- O par O–H fica no oxigênio como hidróxido.
O hidróxido desprotona o ácido carbâmico
O hidróxido remove o próton O–H do ácido carbâmico, formando o íon carbamato.
As setas curvas
- O hidróxido captura o próton O–H.
- O par O–H fica no oxigênio.
Perda de CO2
O oxigênio do carbamato forma uma segunda ligação C=O e a ligação C–N se rompe em direção ao nitrogênio, liberando CO2. O carbono carbonílico original da amida sai, de modo que o nitrogênio termina no carbono do anel.
As setas curvas
- O par isolado do oxigênio forma a ligação π C=O.
- O par C–N fica no nitrogênio.
O nitrogênio captura um próton da água
O nitrogênio do anilideto captura um próton da água, formando o íon antranilato.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio captura um próton da água.
- O par O–H fica no oxigênio como hidróxido.
Workup: o hidrônio neutraliza o hidróxido
No tratamento (workup) ácido, o hidrônio primeiro neutraliza o hidróxido que restou na solução básica.
As setas curvas
- O hidróxido captura o próton do hidrônio.
- O par O–H fica no oxigênio como água.
Workup: o hidrônio protona o carboxilato
Acidificar até pH 4, perto do ponto isoelétrico, protona o carboxilato. A arilamina continua neutra porque seu ácido conjugado (pKa em torno de 2) é mais forte que o meio.
As setas curvas
- Um par isolado do oxigênio do carboxilato captura o próton do hidrônio.
- O par O–H fica no oxigênio como água.
Ácido antranílico
O ácido antranílico (ácido 2-aminobenzoico) precipita perto de pH 4, junto com CO2 e cloreto. O carbono da imida que virou CO2 é aquele cuja ligação com o anel migrou, por isso a amina e o ácido ficam em orto.
O que você vai praticar
Desenhe a abertura da ftalimida pelo hidróxido, a N-cloração e a migração da arila até o isocianato, a hidrólise com perda de CO2 e o tratamento (workup) ácido que fornece o ácido antranílico.
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