Reakcja Gabriela

Reakcji Gabriela , nazwane w cześć niemieckiego chemika Siegmund Gabriel , umożliwia syntetyzować pierwszorzędowych amin z jonem ftalimidem i pierwszorzędowej lub drugorzędowej halogenkiem alkilowym (A halogenomethane może być również używane). Jon ftalimidowy można zakupić w handlu w postaci soli lub wytworzyć in situ z ftalimidu i mocnej zasady, takiej jak wodorotlenek potasu .

Mechanizm

Pierwszym etapem reakcji jest deprotonowanie imidu. Atom wodoru grupy imidowej ma dość kwaśny charakter. Anion imidowy, sprzężona zasada kwasu imidowego, jest stabilizowana przez efekt mezomeryczny dzięki obecności dwóch elektrofilowych grup karbonylowych związanych z atomem azotu. Dlatego też ftalimid można łatwo odbezpieczyć. Tworzy sole z różnymi kationami metali, takimi jak jony potasu i sodu. Sole te można otrzymać w reakcji z odpowiednimi węglanami metali. Pthalimidure potasu może być syntetyzowany przez reakcję ftalimidu węglanu potasu w wodzie, w temperaturze 100  ° C , lub przez reakcję z roztworu ftalimidu alkoholu z wodorotlenkiem potasu .

Otrzymany produkt nie jest bardzo zasadowy (mniej niż amidy), ale jest dobrym nukleofilem . Reaguje z halogenowanymi związkami organicznymi w dwucząsteczkowej reakcji podstawienia nukleofilowego typu SN2 . Reakcja przebiega dość wolno, ale jest przyspieszana przez ogrzewanie i użycie polarnego rozpuszczalnika aprotonowego, takiego jak dimetyloformamid (DMF).

Atom azotu otrzymanego N-alkiloftalimidu jest bardzo słabo nukleofilowy ze względu na obecność dwóch grup karbonylowych. Dlatego nie ma tendencji do substytucji nukleofilowej drugą cząsteczką halogenku. W rezultacie unika się polialkilowania, co jest główną wadą reakcji Hofmanna.

Hydroliza półproduktu reakcji, w stężonym środowisku zasadowym , prowadzi do powstania aminy , której produktem ubocznym jest benzeno-1,2-dikarboksylan ( ftalan ).

Ogrzewanie, niezbędne na ostatnim etapie, prowadzi do znacznej degradacji produktów. Ing i Manske opracowali wariant, w którym podstawą używaną w ostatnim etapie jest hydrazyna, działająca w temperaturze pokojowej i zapobiegająca stratom w wyniku hydrolizy na gorąco.

Synteza α-aminokwasów

Do a-aminokwasy mogą być syntetyzowane za pomocą reakcji Gabriela ftalimidu za pomocą odpowiedniego kwasu α-bromo.

Zastosowanie jako odczynnika chlorowcowanego 2-bromopropano-1,3-dionianu etylu (bromomalonianu etylu) umożliwia syntezę wielu α-aminokwasów.

Imidid jest najpierw alkilowany estrem bromomalonowym.

Alkiloimid niesie kwaśny wodór w azocie α, który jest łatwo odrywany przez zasadę, na ogół jon etanolanowy.

Tak utworzony karbanion jest następnie stosowany jako nukleofil podczas reakcji podstawienia nukleofilowego na chlorowcowanym związku organicznym. Na tym etapie wprowadza się resztę R z α-aminokwasu.

Zasadowa hydroliza ostatecznie prowadzi do sprzężonej zasady α-aminokwasu.

Z tym odczynnikiem synteza Gabriela kwasu aminometanowego ( glicyny ) ma wydajność 85%.

Bibliografia

1. (De) S. Gabriel , „  Ueber eine Darstellungsweise primärer Amine aus den entsprechenden Halogenverbindungen  ” , Ber. Dtsch. Chem. Ges. , vol.  20 N O  21887, s.  2224–2236 ( ISSN  0365-9496 , DOI  10.1002 / cber.18870200227 , czytaj online ).
2. TWG Solomons i CB Fryhle ( tłum.  N. Voyer), Organic chemistry , Mont-Royal (Quebec), Modulo,2000, 7 th  ed. , 1151,  str. ( ISBN  978-2-89113-798-0 ) , str.  846.
3. (w) JJ Li i EJ Corey , Nazwa Reakcje na transformacje grup funkcyjnych , Hoboken, NJ, Wiley ,2007, 753,  str. ( ISBN  978-0-471-74868-7 i 9780470176511 , DOI  10.1002 / 9780470176511 ) , rozdz.  5 („Synteza amin”) , s.  438-439.
4. (in) HR Ing i RHL Manske , „  A modyfikacja syntezy amin Gabriela  ” , J. Chem. Soc. , vol.  129,1926, s.  2348-2351 ( ISSN  0368-1769 , DOI  10.1039 / JR9262902348 ).