แอลกอฮอล์ อีเทอร์ และเอมีน
แอลกอฮอล์ อีเทอร์ และเอมีนเป็นหมู่ฟังก์ชันที่มีเฮเทอโรอะตอม ซึ่งมีคู่โดดเดี่ยวของออกซิเจนและไนโตรเจน ทำให้พวกมันเป็นผู้ให้และผู้รับพันธะไฮโดรเจน เป็นกรดหรือเบสอ่อน และเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่มีความหลากหลาย
Definition
หัวข้อนี้เกี่ยวข้องกับเคมีของสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ฟังก์ชันไฮดรอกซิล (แอลกอฮอล์) ออกซิเจนเชื่อมโยง (อีเทอร์) หรืออะมิโน (เอมีน) และการเปลี่ยนรูปของพวกมันกับหมู่ฟังก์ชันที่เกี่ยวข้อง
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการเตรียมและการเกิดปฏิกิริยาของแอลกอฮอล์ (การออกซิเดชัน การแทนที่ การกำจัดน้ำ การเกิดเอสเทอร์) การสังเคราะห์และการแยกอีเทอร์รวมถึงอีพอกไซด์ และความเป็นเบส ความเป็นนิวคลีโอไฟล์ และเคมีของการเกิดอะซิเลชัน/แอลคิเลชันของเอมีน
Core questions
- คู่โดดเดี่ยวของเฮเทอโรอะตอมควบคุมความเป็นกรด ความเป็นเบส และความเป็นนิวคลีโอไฟล์ของหมู่เหล่านี้ได้อย่างไร
- แอลกอฮอล์ถูกเปลี่ยนเป็นหมู่ฟังก์ชันอื่น ๆ เช่น แฮไลด์ แอลคีน และคาร์บอนิล ได้อย่างไร
- เหตุใดอีพอกไซด์จึงทำปฏิกิริยาได้มากกว่าอีเทอร์ทั่วไปมาก
Key theories
- พันธะไฮโดรเจนและความเป็นนิวคลีโอไฟล์ของเฮเทอโรอะตอม
- คู่โดดเดี่ยวบนออกซิเจนและไนโตรเจนช่วยให้เกิดพันธะไฮโดรเจน กำหนดพฤติกรรมกรด-เบสของหมู่เหล่านี้ และทำให้พวกมันเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่มีประสิทธิภาพในการแทนที่และการเกิดอะซิเลชัน
- ปฏิกิริยาการเปิดวงของอีพอกไซด์
- ความเครียดของวงแหวนทำให้อีพอกไซด์มีความเป็นอิเล็กโทรไฟล์มากกว่าอีเทอร์แบบอะไซคลิกมาก พวกมันเปิดวงแบบรีจิโอซีเล็กทีฟภายใต้สภาวะที่เป็นกรดหรือเบสด้วยสเตอริโอเคมีที่จำเพาะ
Mechanisms
แอลกอฮอล์ทำปฏิกิริยาที่พันธะ C–O (การแทนที่ การกำจัด) หรือที่ออกซิเจน (การเกิดอะซิเลชัน การออกซิเดชัน) ความสามารถในการเป็นหมู่หลุดออกที่ไม่ดีของพวกมันมักจะถูกปรับปรุงโดยการโปรโตเนชันหรือการเปลี่ยนเป็นซัลโฟเนต เอมีนทำหน้าที่เป็นเบสและนิวคลีโอไฟล์ผ่านคู่โดดเดี่ยวของไนโตรเจน การเปิดวงของอีพอกไซด์ดำเนินไปพร้อมกับการกลับด้านที่คาร์บอนที่ถูกโจมตี โดยมีรีจิโอเคมีที่กำหนดโดยสภาวะที่เป็นกรดเทียบกับสภาวะที่เป็นเบส
Clinical relevance
หมู่ไฮดรอกซิลและอะมิโนมีอยู่ทั่วไปในยาและชีวโมเลกุล ซึ่งพวกมันเป็นตัวกลางในการละลายน้ำ การสร้างพันธะไฮโดรเจนกับเป้าหมาย และการคอนจูเกชันทางเมแทบอลิซึม ความเป็นเบสของเอมีนถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเกลือที่มีประโยชน์ทางเภสัชกรรม
History
การสังเคราะห์อีเทอร์ของวิลเลียมสันในศตวรรษที่สิบเก้าและการพัฒนาเคมีของเอมีนและแอลกอฮอล์ผ่านการเปลี่ยนแปลงหมู่ฟังก์ชันแบบคลาสสิก ได้ทำให้หมู่เหล่านี้เป็นองค์ประกอบสำคัญในการสังเคราะห์มานานก่อนที่จะมีความเข้าใจกลไกที่ทันสมัย
Key figures
- Alexander Williamson
- Victor Grignard
Related topics
Seminal works
- march2007
Frequently asked questions
- เหตุใดเอมีนจึงเป็นเบส แต่เอไมด์ไม่เป็นเบส
- ในเอมีน คู่โดดเดี่ยวของไนโตรเจนสามารถรับโปรตอนได้อย่างอิสระ ในขณะที่ในเอไมด์ คู่โดดเดี่ยวนั้นถูกดีโลคาไลซ์เข้าสู่คาร์บอนิลที่อยู่ติดกัน ทำให้ความพร้อมในการรับโปรตอนลดลงอย่างมาก และสารประกอบนั้นแทบจะไม่มีความเป็นเบสเลย
- เหตุใดแอลกอฮอล์จึงเป็นหมู่หลุดออกที่ไม่ดีในการแทนที่
- ไอออนไฮดรอกไซด์เป็นเบสแก่และดังนั้นจึงเป็นหมู่หลุดออกที่ไม่ดี โดยปกติแล้วแอลกอฮอล์จะถูกกระตุ้นก่อนโดยการโปรโตเนชันหรือโดยการเปลี่ยนเป็นโทซิเลตหรือแฮไลด์ก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยาแทนที่