Química Orgânica 2 · Acetais, iminas e equilíbrios relacionados
(S)-N,N-Dimetil-1-feniletilamina por Eschweiler–Clarke
Condições: HCHO (excess), HCOOH, Δ
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 13 passos escritos
A (S)-1-feniletilamina se adiciona ao formaldeído
O nitrogênio da (S)-1-feniletilamina ataca o carbono muito eletrofílico do formaldeído, e o par π da C=O se desloca para o oxigênio. O ácido fórmico é ao mesmo tempo o catalisador ácido e, como formiato, a fonte de hidreto. O estereocentro vizinho ao nitrogênio nunca se liga a um átomo que reage, então sua configuração é mantida durante todo o processo.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a nova ligação N–C com o formaldeído.
- O par π da C=O se desloca para o oxigênio, gerando um alcóxido.
O ácido fórmico protona o alcóxido
O ácido fórmico, o ácido mais forte presente, protona o oxigênio do alcóxido do zwitterion.
As setas curvas
- O par isolado do alcóxido captura o próton do ácido fórmico.
- O par O–H fica no oxigênio, como formiato.
O formiato remove um próton N–H
O formiato captura um próton do nitrogênio de amônio, formando o hemiaminal neutro (N–CH2–OH).
As setas curvas
- Um par isolado do formiato captura o próton N–H.
- O par N–H volta para o nitrogênio como seu par isolado.
O ácido fórmico protona o OH
O ácido fórmico protona o OH do hemiaminal para que ele saia como água, e não como hidróxido.
As setas curvas
- O par isolado da hidroxila captura o próton do ácido fórmico.
- O par O–H fica no oxigênio, como formiato.
A água sai: primeiro íon imínio
O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N enquanto a água sai, de modo que não se forma carbocátion. O produto é o íon N-metilenoimínio.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N.
- O par C–O sai com o oxigênio, como água.
O formiato transfere hidreto; o CO2 sai
O formiato transfere o hidrogênio do seu carbono, com o par ligante, para o carbono do imínio, enquanto o par isolado do O⁻ forma uma segunda C=O, liberando CO2. Isso instala o primeiro grupo N-metila e é irreversível.
As setas curvas
- O par isolado do O⁻ do formiato forma uma ligação π C=O.
- O par C–H migra como hidreto para o carbono do imínio.
- O par π da C=N se desloca para o nitrogênio como par isolado.
Segunda rodada: nova adição ao formaldeído
A amina secundária N-metilada ainda tem um N–H e continua nucleofílica, então se adiciona a uma segunda molécula de formaldeído (usado em excesso).
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio ataca o carbono do segundo formaldeído.
- O par π da C=O se desloca para o oxigênio.
Protone o novo alcóxido
Uma segunda molécula de ácido fórmico protona o oxigênio do novo alcóxido.
As setas curvas
- O par isolado do alcóxido captura o próton do ácido fórmico.
- O par O–H fica no oxigênio, como formiato.
Remova o último próton N–H
O formiato captura o último próton N–H do nitrogênio, formando o segundo hemiaminal neutro.
As setas curvas
- Um par isolado do formiato captura o próton N–H.
- O par N–H volta para o nitrogênio.
Protone o segundo OH
O ácido fórmico protona o OH do segundo hemiaminal, transformando-o em água como grupo abandonador.
As setas curvas
- O par isolado da hidroxila captura o próton.
- O par O–H fica no oxigênio, como formiato.
Perda de água: segundo íon imínio
O par isolado do nitrogênio expulsa a água e forma uma ligação C=N⁺. Esse íon imínio não tem N–H, e é por isso que a reação para depois desta rodada.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a ligação π C=N.
- O par C–O sai com o oxigênio, como água.
Segunda transferência de hidreto a partir do formiato
Um segundo formiato transfere hidreto para o carbono do imínio e sai como CO2, instalando o segundo grupo metila. Uma amina terciária não consegue formar outro íon imínio, então não se forma sal quaternário.
As setas curvas
- O par isolado do O⁻ do formiato forma uma ligação π C=O.
- O par C–H migra como hidreto para o carbono do imínio.
- O par π da C=N se desloca para o nitrogênio como par isolado.
(S)-N,N-Dimetil-1-feniletilamina
A (S)-N,N-dimetil-1-feniletilamina se forma junto com duas moléculas de CO2 e duas de água. Apenas ligações N–H viraram ligações N–CH3, então o estereocentro mantém a configuração S e não ocorre racemização.
O que você vai praticar
Desenhe as duas metilações de Eschweiler–Clarke da (S)-1-feniletilamina com formaldeído e ácido fórmico, preservando o estereocentro, até a (S)-N,N-dimetil-1-feniletilamina.
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