酰胺官能团:属性、合成和术语

合成、命名和酰胺官能团的属性

在这篇文章中,我们将尝试提供一个广泛的概述酰胺。我们会提供一个简要的概述酰胺命名法,两个重要的酰胺的性质有很大的不同胺,超过三酰胺合成的关键策略。

表的内容

1. 命名的酰胺官能团:初级,二级和三级酰胺
2. 酰胺vs胺:更少的基本,酸性更强
3. 酰胺的合成,第1部分。亲核酰取代酰卤化物(酐)胺
4. 酰胺的合成,第2部分:部分水解腈
5. 酰胺的合成,第3部分:使用脱水试剂(如DCC)
6. 摘要:合成酰胺三种有效的方法
7. 让我们简要地考虑一个第四,那么重要方法:蛮力
8. 笔记
9. 测试你自己!
10. (高级)引用和进一步阅读

---

1。命名的酰胺官能团:初级,二级和三级酰胺

我们所说的一个“酰胺”胺这只有一个连接羰基组。的一个mide官能团是胺作为酯类醇。

令人困惑的是,“酰胺”一词也用来参考共轭碱的胺,如钠酰胺(NaNH₂)和锂di -异丙基酰胺(乔治。)。后者有时分化指“酰胺基地”。别人会使用稍微不同的发音来区分这两个(ayyy-myde和啊-midd)。与其他同形异义词,关键是上下文。

与胺,使用的术语一个酰胺取决于碳与氮的数量。

一个主要(1°)酰胺连着一个碳氮;二级(2°)酰胺氮连着两个碳;一个三级(3°)酰胺氮连着三个碳。循环酰胺被称为内酰胺。

当酰胺态氮取代基氢以外,我们使用前缀指定它们N -为了避免混淆。例如,N -methylpropionamide指定附件的甲基氮;没有N前缀,可以假定甲基碳,这将是一个完全不同的分子。

2。酰胺vs胺:更少的基本,酸性更强

附加一个羰基组一个胺有两个极端的对氮的性质的影响。

• 首先,酰胺氮少基本比胺氮。这是主要的结果离域的氮孤对的π键羰基。事实上,最基本的一个酰胺而不是氮氧(!)。(注1]
• 第二,酰胺氮氢键的比的氮氢键酸性更强胺。为什么?移位了。附加的羰基组允许的孤对共轭碱离域通过共振。的pK_一个乙酰胺(17)大约20个数量级的酸性比氨(38)。

酰胺的三分之一,更微妙的财产是他们通常限制旋转的碳氮键。共振形成有碳氮键使这样一个重大贡献的共振杂化可以认为碳氮键“部分双键的角色”。(在这篇文章中结合共振,酰胺我们看到“桥头堡”,缺乏必要的轨道重叠共振发生,是数量级比常规酰胺不稳定。)

3所示。酰胺的合成,第1部分。亲核酰取代酰卤化物(酐)胺

酰基基团为好离去基团如酸性氯化物或酸酐可以很容易进行亲核酰取代胺亲核试剂。

如果只羧酸是可用的,用亚硫酰氯等试剂(SOCl会吗₂)转换羧酸酰氯是一个好的改变的第一步羧酸酰胺。(PCl₃,PCl₅、草酰氯和其他试剂也可以工作)。另外,治疗羧酸与一个酰卤将提供一个酐,也可以是有效的。

卤化物(例如Cl^{- - - - - -})和羧化物(有数₂^{- - - - - -})则要弱的多基地,因此比何更好的离开组织^{- - - - - -}。所以通过添加一个胺到一个酰卤或酸酐,亲核酰取代可以在更温和的条件下发生,导致我们期望的酰胺。

(可以通过反应得到酰胺酯类与胺,但鉴于醇盐(RO^{- - - - - -}离开组比卤化物或羧化物)贫穷,这个方法需要更多的强制条件。)

酸卤化物中要注意的一件事是,这个过程生成一个相当于盐酸作为副产品。在没有任何额外的基础,过程的最高产量将达到50%,因为盐酸会使质子化胺并呈现non-nucleophilic铵盐。

确保完成反应所得的一个方法是添加第二个相当于胺。还有其他的切实可行的方法解决这个问题,我已经委托注2。

如果你需要一个进修的亲核酰替换机制徘徊在一个弹出的形象或者打开图片链接:
(点击这里,会弹出图像的机制]。

4所示。酰胺的合成,第2部分:部分水解腈

思考的一种方式腈是他们掩盖了羧酸。如果水酸处理和大量的热量-大锤条件水解成羧酸。

这个过程的中间体之一是一个主酰胺。

如果我们使用一个稍微友善,温和的大锤技术,有时可以挽救酰胺的反应混合物的水解羧酸。

下图显示了一个可以从一个合成酰胺烷基卤化物前体,通过权势圈子_N2反应:

是什么意思“温和的”?一套(PhCH苯乙酰胺的水解条件₂CN) PhCH₂CONH₂给出了反应条件为“盐酸,H₂啊,40 - 50°C, 1 h”。(地详细的实验过程,去这里]

5。酰胺的合成,第3部分:使用脱水试剂(如DCC)

的合成青霉素V麻省理工学院于1957年由约翰·希恩集团是有机化学战后时代的英雄的成就之一。关键问题是建设环酰胺(β-内酰胺在酸性条件下环),这是极不稳定的。这是一个不小的重要性,β-内酰胺也很关键,青霉素的作用机理:干扰细菌细胞壁的合成。试图让这个循环酰胺通过转换羧酸到一个酰卤与SOCl会₂,PCl₃,PCl₅和许多其他方法都失败了。(注3]

作为回应,希恩的团队巧妙地发明了一种非常轻微的脱水试剂:N, N ' -dicyclohexylcarbodiimide (DCC),允许在非常温和的条件下形成的酰胺在中性pH值。

今天,DCC(和它更实用注意4)表兄,EDC)广泛用于敏感酰胺的合成——尤其是肽——在非常温和的条件下。

在反应条件下,羧酸盐氧气高度的亲电子碳DCC,我们称之为一个“活跃酯”——换句话说,一个酯实际上有一个体面的离去基团(与大多数酯类,别)。活动酯然后攻击胺在一个典型的亲核酰取代酰胺的形成。

看着这些副产品,请注意,有两个氢(每个附加氮)和氧(连接到中央碳)。这就是H₂去了啊!

因为这篇文章很可能足够长的时间,徘徊在一个弹出的形象或者打开图片链接在这里:

因为这个反应发生在中性条件下,它是非常有用的合成肽,可以进行外消旋化(差向异构化作用基本和酸性条件下,其实)。

6。摘要:合成酰胺三种有效的方法

让我们结束总结这三个重要的(但不是详尽的)方法,使酰胺:

我们的文章到此结束酰胺命名法的要点,属性和合成。奖金的酰胺合成方法,继续读下去。

7所示。让我们简要地考虑一个第四,那么重要方法:蛮力

因为它通常是在课本,让我们得出结论通过考虑第四个——最简单的可能性。如果我们把一个什么羧酸并结合起来胺,希望一个酰胺的形式。会发生什么呢?

胺基地,和羧酸,酸。把这两个加起来,你会得到一个无害的盐。

有时可以通过加热使酰胺盐的生存在一个密封的管,开了一个等价的水。调用此方法热解。

方法是如果不是直接,所有榴弹炮的微妙。

热解是何鸿燊的问题^{- - - - - -}组一个羧酸是一个可怕的离去基团。

从这个物种,为了形成一个酰胺羧酸盐氧气(O^{- - - - - -})必须以某种方式离开。这不是一件容易的事,因为共轭碱的阿^{- - - - - -}双阴离子啊^{2 -}。无论离开组列表,O^{2 -}等级之间,“垃圾”和“f&cking可怕”。

然而,如果一个人打这盐的化学当量的雷神锤:蛮力,高温,一系列的质子转移的铵盐可以发生。最终解放H₂O和形成碳氮键。

这个过程称为热解(烟花消防,溶菌作用=打破)。

在某些情况下,特别是简单的酰胺,以及简单的内酰胺的形成,这一过程可以令人满意。

在许多其他情况下,然而,它导致黑焦油的形成你的瓶的底部,不得获得有用的产品。

任何有机化学家可以告诉你,有许多不同的方法来创建棘手的黑水手瓶的底部,这是一个方法。想到你还有多少发现!

“雷神锤”谷歌图片搜索和化学有关的,但令人惊讶的是NSFW。

---

笔记

(相关文章)

一个有趣的、相关文章:酰胺:谦逊但有用(化学与工程新闻)。

注1。还有一个诱导效应,即氧的电负性(3.44)的电负性拖船的电子连接碳,进而拖船的电子氮。

注2。进行这个反应很常见的方法是使用所谓的,Schotten-Baumann条件,其中一个占用反应物等溶剂乙醚或dichoromethane,添加氢氧化钠的水溶液中,导致两相的混合物。任何铵盐,可以溶于水相,于是他们中和多余的基础并返回到有机相。胺一般亲核远远大于氢氧根离子,所以水解酸氯给吗羧酸通常不是一个问题。

注3。

”当时我的成功合成青霉素V 1957年,相比,我的问题试图合成青霉素的经典方法试图修理好手表的主要动力铁匠的铁砧,锤子,和钳”——约翰·c·希恩

注意4。使用的问题DCC都柏林城市大学的副产品,是一种巨大的痛苦中摆脱。大多数副产品很容易移除使用柱层析法。都柏林城市大学不是。都柏林城市大学他们没有注意到,溶剂极性,慢慢走出一列,在滴,滴滴,污染了每一个分数。(EDC (1-Ethyl-3) - 3-dimethylaminopropyl碳化二亚胺)的一个变体DCC有一个叔胺单位;因此,一个简单的酸洗液将删除所有在检查尿素,节省大量的时间和头痛。

下图显示了希恩的合成使用的最后一步DCC。

图片:卡门Drahl /化学与工程新闻

---

测试你自己!

---

(高级)引用和进一步阅读

腈水解:

1. 苯乙酰胺
   威廉•温纳
   Org合成器。1952年,32,92年
   DOI:10.15227 / orgsyn.032.0092
   这里使用的条件下的水化腈酰胺相当温和,它使用40°C的温度大约1小时。
2. Halide-directed腈水解
   詹姆斯·m·Photis
   四面体。1980年,21(37),3539 - 3540
   DOI:10.1016 / 0040 - 4039 (80)80228 - 0
   这是一个有用的选择性水解过程腈主要酰胺,尤其是在芳酰基氰化物(例如PhCOCN)。
3. 简单和高度的选择性转换腈通过间接催化水合使用组织或酰胺乙酸−H₂所以₄
   Jarugu Narasimha Moorthy和怀Singhal
   《有机化学》杂志上2005年,70年(5),1926 - 1929
   DOI:10.1021 / jo048240aSchotten-Bauman反应:
   # 4和# 5由Schotten原始论文,鲍曼在一个简单的双相合成酰胺。
4. Ueber氧化des Piperidins死去
   Schotten C。
   的误码率。1884年,17(2),2544 - 2547
   DOI:10.1002 / cber.188401702178
5. Ueber一张einfache方法der Darstellung冯Benzoesaureathern
   鲍曼,E。
   的误码率。1886年,19(2),3218 - 3222
   DOI:10.1002 / cber.188601902348
6. 拆分总合成(−)-Kibdelone C
   约翰·r·巴特勒,曹国伟Wang健胃扁,和Joseph m .准备好了
   美国化学学会杂志》上2011年,133年(26),9956 - 9959
   DOI:1021 / ja204040k
   不起眼的Schotten-Baumann反应甚至用于要求总合成——在本例中,它是用于制造的内酰胺在4从5和6!
7. 苯甲酰哌啶
   奇迹,c . s .;懒,w。
   Org。Synth。1929年,9、16
   DOI:10.15227 / orgsyn.009.0016
   这个过程从有机合成,独立的测试和可再生的有机合成实验室程序,是一个典型的Schotten-Baumann酰胺合成。
8. 缬沙坦的高通量过程
   乌尔里希布鲁斯、马提亚Boehm彼得·c·Fuenfschilling托马斯·海因茨,让•保罗••穆茨Ulrich Onken,马丁米勒,沃纳Zaugg
   研发的有机过程2007年,11(5),892 - 898
   DOI:1021 / op700120n
   有机过程与研究开发(“OPRD”)是一个伟大的过程或扩大化学》杂志上。本文展示了Schotten-Baumann反应(4来3)对大规模的反应是首选,因为这很简单,健壮,容易进行,没有大的温升(与格氏反应,例如)。
9. 尼龙绳的诀窍:展示缩聚反应
   保罗•摩根(george w . bush)和斯蒂芬妮·l·Kwolek
   《化学教育1959年,36(4),182年
   DOI:1021 / ed036p182
   经典的“尼龙绳技巧”哪一个拉一个字符串的尼龙两相的己二胺和sebacoyl氯的混合物可以被认为是一种Schotten-Baumann反应,在它形成聚酰胺!这是第一次由为斯黛芬妮·克劳莱克,他是一位杰出的化学家杜邦40多年,负责开发和发现凯夫拉尔芳纶织就的化学和其他气强度的材料。DCC:
10. 一个新的形成肽键的方法
    约翰·c·希恩和乔治·p·赫斯
    美国化学学会杂志》上1955年,77年(4),1067 - 1068
    DOI:1021 / ja01609a099
    原始论文的合成肽债券/酰胺键使用DCC.DeTar发表了一系列论文研究bond-forming反应介导的机制DCC和其他碳化二亚胺,这里是前两个:
11. 碳化二亚胺的反应。即反应的机制与Dicyclohexylcarbodiimide醋酸
    提洛岛f .脱焦油和理查德·西尔弗斯坦
    美国化学学会杂志》上1966年,88年(5),1013 - 1019
    DOI:10.1021 / ja00957a027
12. 碳化二亚胺的反应。二世。Dicyclohexylcarbodiimide与羧酸的反应的存在胺和酚类
    提洛岛f .脱焦油和理查德·西尔弗斯坦
    美国化学学会杂志》上1966年,88年(5),1020 - 1023
    DOI:1021 / ja00957a028
13. 碳化二亚胺的化学。
    g . Khorana
    化学评论1953年,53(2),145 - 166
    DOI:10.1021 / cr60165a001
    一个老教授的审查Har Gobind Khorana,后来获得诺贝尔医学奖的工作证明DNA和RNA的核苷酸编码蛋白质合成。
14. 羧酸的酯化DICYCLOHEXYLCARBODIIMIDE / 4-DIMETHYLAMINOPYRIDINE:叔丁基乙基延胡索酸酯
    Neises和沃尔夫冈Steglich
    Org。Synth。1985年,63年,183年
    DOI:10.15227 / orgsyn.063.0183
    这是一个选择性酯化过程使用DCC这避免了酯交换,在通常的费舍尔酯化条件下会发生。这个过程是有机合成,独立的来源可靠,测试了有机合成反应。
15. 固相肽合成。我一个四肽的合成
    b·梅里菲尔德
    美国化学学会杂志》上1963年,85年(14),2149 - 2154
    DOI:10.1021 / ja00897a025
    这是一种最高度引用的论文江淮,并有充分的理由——这基本上奠定了基础的许可证,和现在的一个数十亿美元的产业。这项工作导致了诺贝尔化学奖的作家,r·布鲁斯·梅里菲尔德教授(洛克菲勒美国)。肽联轴器使用不是别人DCC。
16. 笔记——一个方便的水溶性碳化二亚胺的合成。
    约翰•希恩菲利普•克鲁克香克和格里高利Boshart
    《有机化学》杂志上1961年,26(7),2525 - 2528
    DOI:1021 / jo01351a600
    的主要缺点DCC都柏林城市大学是分离(dicyclohexylurea)因此产生可以麻烦。因此其他试剂,如EDC(1乙应承担量3 (3′dimethylaminopropyl应承担)应承担的碳化二亚胺)的方法已被开发,由此产生尿素是水溶性的,很容易被提取。
17. 总单环肽的合成内酯抗生素,etamycin
    约翰·c·希恩和斯蒂芬·l·Ledis
    美国化学学会杂志》上1973年,95年(3),875 - 879
    DOI:1021 / ja00784a041
    EDC用于大部分的合成肽的肽耦合,这是第一个循环肽是综合生产。