Alcohol, Ether và Amin

Alcohol, ether và amin là các nhóm chức mang dị nguyên tử, với các cặp electron không liên kết của oxy và nitơ khiến chúng trở thành chất cho và nhận liên kết hydro, acid hoặc base yếu, và các tác nhân nucleophile đa năng.

Definition

Chủ đề này liên quan đến hóa học của các hợp chất hữu cơ mang nhóm hydroxyl (alcohol), cầu nối oxy (ether), hoặc nhóm amino (amin), và sự chuyển hóa lẫn nhau của chúng với các nhóm chức liên quan.

Scope

Chủ đề này bao gồm việc điều chế và phản ứng của alcohol (oxy hóa, thế, khử nước, tạo ester), tổng hợp và phân cắt ether bao gồm epoxide, và tính base, tính nucleophile, cùng hóa học acyl hóa/alkyl hóa của amin.

Core questions

• Cặp electron không liên kết của dị nguyên tử chi phối tính acid, tính base và tính nucleophile của các nhóm này như thế nào?
• Alcohol được chuyển đổi thành các nhóm chức khác như halide, alkene và carbonyl như thế nào?
• Tại sao epoxide phản ứng mạnh hơn nhiều so với ether thông thường?

Key theories

Liên kết hydro và tính nucleophile của dị nguyên tử

Các cặp electron không liên kết trên oxy và nitơ cho phép hình thành liên kết hydro, xác định hành vi acid-base của các nhóm này và khiến chúng trở thành tác nhân nucleophile hiệu quả trong phản ứng thế và acyl hóa.

Khả năng phản ứng mở vòng của epoxide

Sức căng vòng làm cho epoxide có tính điện di mạnh hơn nhiều so với ether mạch hở; chúng mở vòng chọn vùng dưới điều kiện acid hoặc base với cấu hình lập thể đặc trưng.

Mechanisms

Alcohol phản ứng tại liên kết C–O (thế, loại bỏ) hoặc tại oxy (acyl hóa, oxy hóa); khả năng rời đi kém của chúng thường được cải thiện bằng cách proton hóa hoặc chuyển đổi thành sulfonate. Amin hoạt động như base và nucleophile thông qua cặp electron không liên kết của nitơ. Sự mở vòng epoxide diễn ra với sự đảo cấu hình tại carbon bị tấn công, với tính chọn vùng được xác định bởi điều kiện acid hoặc base.

Clinical relevance

Các nhóm hydroxyl và amino phổ biến trong thuốc và phân tử sinh học, nơi chúng điều hòa độ hòa tan trong nước, liên kết hydro với các đích tác dụng và liên hợp chuyển hóa. Tính base của amin được khai thác để tạo thành các muối có giá trị dược phẩm.

History

Sự tổng hợp ether của Williamson vào thế kỷ XIX và sự phát triển hóa học amin và alcohol thông qua các biến đổi nhóm chức cổ điển đã thiết lập các nhóm này trở thành các khối xây dựng tổng hợp trung tâm rất lâu trước khi có sự hiểu biết cơ chế hiện đại.

Key figures

• Alexander Williamson
• Victor Grignard

Seminal works

• march2007

Frequently asked questions

Tại sao amin có tính base nhưng amid thì không?

Trong amin, cặp electron không liên kết của nitơ tự do có sẵn để nhận proton, trong khi ở amid, cặp electron không liên kết đó bị giải tỏa vào nhóm carbonyl liền kề, khiến nó ít có sẵn hơn nhiều và hợp chất về cơ bản không có tính base.

Tại sao alcohol là nhóm rời đi kém trong phản ứng thế?

Ion hydroxide là một base mạnh và do đó là một nhóm rời đi kém; alcohol thường được hoạt hóa trước bằng cách proton hóa hoặc chuyển đổi thành tosylate hoặc halide trước khi tham gia phản ứng thế.