Química Orgânica 2 · Substituição acílica, aminas e sais de diazônio
Rearranjo de Hofmann da 3-metilbutanamida a isobutilamina
Condições: Br2, NaOH, H2O, 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 10 passos escritos
O hidróxido remove um próton N–H
O hidróxido remove um próton N–H da 3-metilbutanamida. O ânion amideto formado é estabilizado pelo grupo carbonila, então essa desprotonação é rápida em base aquosa a quente.
As setas curvas
- Um par isolado do hidróxido se liga a um próton N–H.
- O par N–H fica no nitrogênio, formando o ânion amideto.
O nitrogênio ataca o bromo
O ânion de nitrogênio da amida ataca um dos átomos de bromo do Br2 e o brometo sai. Essa N-bromação fornece a N-bromoamida.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio forma a nova ligação N–Br.
- A ligação Br–Br se rompe e o brometo sai com o par de elétrons.
Remoção do segundo próton N–H
O bromo torna o N–H restante ainda mais ácido, e um segundo hidróxido o remove. O ânion da N-bromoamida agora está pronto para se rearranjar.
As setas curvas
- Um par isolado do hidróxido se liga ao próton N–H restante.
- O par N–H fica no nitrogênio, formando o ânion da N-bromoamida.
O grupo isobutila migra para o nitrogênio
O grupo isobutila migra do carbono da carbonila para o nitrogênio com seu par ligante enquanto o brometo sai, e o par isolado do nitrogênio forma uma ligação C=N. Essa migração concertada fornece o isocianato de isobutila; o carbono que migra mantém sua configuração.
As setas curvas
- Os elétrons da ligação C–C levam o grupo isobutila do carbono para o nitrogênio.
- O par isolado do nitrogênio forma a nova ligação π C=N do isocianato.
- A ligação N–Br se rompe e o brometo sai com o par de elétrons.
O hidróxido se adiciona ao isocianato
O hidróxido ataca o carbono central do isocianato, o carbono sp eletrofílico entre o nitrogênio e o oxigênio. O par π da C=N se desloca para o nitrogênio.
As setas curvas
- Um par isolado do hidróxido forma a nova ligação C–O com o carbono do isocianato.
- O par π da 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. O hidróxido é regenerado.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio se liga a um próton da água.
- O par O–H fica no oxigênio, que se torna hidróxido.
O hidróxido desprotona o ácido carbâmico
O hidróxido remove o próton ácido O–H do ácido carbâmico. O ânion carbamato formado é a espécie que perde CO2.
As setas curvas
- Um par isolado do hidróxido se liga ao próton do ácido carbâmico.
- O par O–H fica no oxigênio, formando o carbamato.
O carbamato perde CO2
O óxido do carbamato forma uma segunda ligação C=O e expulsa o nitrogênio do carbono da carbonila. Libera-se dióxido de carbono, e é por isso que a amina produzida tem um carbono a menos que a amida.
As setas curvas
- O par isolado do óxido forma a nova ligação π C=O do CO2.
- A ligação C–N se rompe e o nitrogênio fica com o par.
A água protona o nitrogênio
O ânion de nitrogênio captura um próton da água, formando a amina primária neutra. O hidróxido é regenerado.
As setas curvas
- O par isolado do nitrogênio se liga a um próton da água.
- O par O–H fica no oxigênio, que se torna hidróxido.
2-Metilpropan-1-amina
Forma-se a 2-metilpropan-1-amina (isobutilamina), com um carbono a menos que a 3-metilbutanamida; o carbono da carbonila perdido sai como CO2. Na solução de NaOH, esse CO2 é capturado como carbonato.
O que você vai praticar
Desenhe o rearranjo de Hofmann da 3-metilbutanamida a 2-metilpropan-1-amina, da N-bromação, passando pelo isocianato, até a perda de CO2.
Você acabou de desenhar cada seta deste problema.
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