Synteza Gabriela
Synteza Gabriela – reakcja chemiczna, w wyniku której z pierwszorzędowych halogenków alkilowych (głównie chlorków) otrzymuje się pierwszorzędowe aminy z zastosowaniem ftalimidku potasu. Reakcja nosi nazwę od niemieckiego chemika Siegmunda Gabriela, który odkrył ją w 1887 roku[1][2][3].
Użyteczność tej metody wynika z faktu, że tworzenie amin w wyniku bezpośredniego alkilowania amoniaku jest procesem nieselektywnym i mało wydajnym na skalę laboratoryjną (natomiast metoda ta jest powszechnie stosowana w przemyśle), gdyż obok amin pierwszorzędowych powstają produkty polialkilowania, tj. aminy drugo- i trzeciorzędowe, a nawet czwartorzędowe halogenki tetraalkiloamoniowe. Amin pierwszorzędowych nie można też otrzymać zastępując amoniak amidkami metali (np. NaNH2), gdyż mają one charakter bardziej zasadowy niż nukleofilowy i zamiast reakcji substytucji nukleofilowej (R-Cl + NaNH2 → R-NH2 + NaCl) zachodzi reakcja eliminacji (z tej przyczyny amidki mogą być stosowane celowo do przeprowadzenia reakcji dehydrohalogenowania)[4].
W syntezie Gabriela nie dochodzi do powstawania amin wyższego rzędu. W warunkach wymaganych do przeprowadzenia obu etapów reakcji możliwe jest też zachowanie ewentualnych innych grup funkcyjnych w cząsteczce związku wyjściowego, np. karbonylowych, estrowych i nitrylowych.
Spis treści |
Klasyczna synteza Gabriela [edytuj]
W klasycznej syntezie Gabriela otrzymuje się pierwszorzędowe aminy na drodze dwuetapowej reakcji I- lub II-rzędowego chlorku alkilowego (1) z ftalimidkiem (2). Powstały w pierwszym etapie alkiloftalimid (3) poddaje się hydrolizie. Dobór metody hydrolizy zależy od obecności innych grup funkcyjnych wyjściowego halogenku. Zastosowana może zostać zarówno hydroliza kwasowa, jak i zasadowa. Aby uzyskać bardzo łagodne warunki rozkładu związku pośredniego stosuje się często hydrazynolizę (rozkład za pomocą hydrazyny)[5].
Etap pierwszy (alkilowanie) prowadzi się najczęściej w dimetyloformamidzie, w którym rozpuszcza się ftalimidek potasu, etap drugi (hydrolizę) prowadzi się najczęściej w roztworze etanolowym. Stosowane są też inne systemy reakcyjne, np. rozkład alkiloftalimidu za pomocą borowodorku sodu[6].
Mechanizm reakcji [edytuj]
Anion ftalimidkowy reaguje z chlorkiem alkilowym (elektrofilem) jako N-nukleofil w reakcji typu SN2. Powstaje odpowiedni N-alkiloftalimid oraz KCl jako produkt uboczny. Otrzymana ftalimidowa pochodna (ftalhydrazyd) jest reaktywnym diamidem i ulega hydrolizie z wydzieleniem aminy zarówno w warunkach kwasowych, jak i zasadowych. Hydroliza kwasowa w obecności mocnych kwasów prowadzi do powstania soli amin R-NH3+ X-[7].
Odmiany [edytuj]
W celu zastąpienia ftalimikdów w tej syntezie opracowano wiele różnych odczynników. Większość z nich, np. sól sodowa sacharyny, mają właściwości nukleofilowe podobne do soli ftalimidu. Zaletą niektórych zamienników ftalimików jest zwiększenie ich reaktywności wobec halogenków alkilowych, co pozwala na otrzymywanie amin drugorzędowych[8].
Synteza Gabriela umożliwia także otrzymywanie aminokwasów, np. w reakcji z α-bromopochodną malonianu dietylu otrzymuje się glicynę:
Aminokwasy chiralne otrzymywane są w syntezie Gabriela w postaci racemicznej.
Przypisy
- ↑ Gabriel, S.. Ueber eine Darstellung primärer Amine aus den entsprechenden Halogenverbindungen. „Chem. Ber.”. 20, s. 2224, 1887.
- ↑ J. C. Sheehan, V. A. Bolhofer. An Improved Procedure for the Condensation of Potassium Phthalimide with Organic Halides. „J. Am. Chem. Soc.”. 72, s. 2786, 1950. doi:10.1021/ja01162a527 (ang.).
- ↑ M. S. Gibson, R. W. Bradshaw. The Gabriel Synthesis of Primary Amines. „Angew. Chem. Int. Ed. Engl.”. 7, s. 919, 1968. doi:10.1002/anie.196809191 (ang.).
- ↑ P. J. Ashworth, G. H. Mansfield, and M. C. Whiting. 2-BUTYN-1-OL. „Org. Synth.”. 35, s. 20, 1955 (ang.).
- ↑ J.D. Roberts, M.C. Caserio: Chemia organiczna. Warszawa: PWN, 1969, s. 569-570.
- ↑ Osby, J. O.; Martin, M. G.; Ganem, B.. An Exceptionally Mild Deprotection of Phthalimides. „Tetrahedron Lett.”. 25 (20), s. 2093, 1984. doi:10.1016/S0040-4039(01)81169-2.
- ↑ Khan, M. N.. Kinetic Evidence for the Occurrence of a Stepwise Mechanism in the Hydrazinolysis of Phthalimide. „J. Org. Chem.”. 60, s. 4536-4541, 1995. doi:10.1021/jo00119a035 (ang.).
- ↑ Ulf Ragnarsson, Leif Grehn. Novel Gabriel Reagents. „Acc. Chem. Res.”. 24, s. 285–289, 1991. doi:10.1021/ar00010a001 (ang.).
Bibliografia [edytuj]
- Arthur, Israel Vogel: Preparatyka Organiczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo Techniczne, 2006, s. 746-748. ISBN 83-204-3152-2.
- Jerzy T. Wróbel: Preparatyka i elementy syntezy organicznej. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe PWN, 1983, s. 613-614. ISBN 83-01-02392-9.
