AMINA dan HETEROSIKLIK

Transkripsi

1 Slaid kuliah Kimia Organik II AMINA dan HETEROSIKLIK Bagian Kimia Organik Departemen Kimia FMIPA-IPB Amina tersebar luas dalam organisme hidup protein dan asam nukleat. trimetilamina nikotina kokaina Insektisida dan obat-obatan juga sering mengandung gugus amina. 1

2 AMINA Klasifikasi Amina Klasifikasi amina: Σ substituen pada atom N amonia amina 1 O amina 2 O amina 3 O Aturan ini berbeda dengan alkohol dan alkil halida: versus tert-butilamina (amina 1 o ) tert-butil alkohol (alkohol 3 o ) 2

3 Klasifikasi Amina setiltrimetilamonium bromida (CTAB) (garam amonium 4 o ) garam amonium kuaterner (atom N mengikat 4 gugus) garam amonium dari amina 3 o (bukan garam amonium 4 o ) Tata Nama 1. Nama umum: alkilamina 2. Nama IUPAC: aminoalkana 3. Nama Chemical Abstracts (CA): alkanamina. Contoh: Klasifikasi: amina 1, 2, atau 3?? 1. Nama umum: Nama IUPAC: Nama CA:... 3

4 Klasifikasi & Tata Nama Struktur Nama Umum Nama IUPAC Nama CA CH 3 CH 2 NH 2 etilamina aminoetana etanamina (CH 3 CH 2 ) 2 NH dietilamina etilaminoetana N-etiletanamina (CH 3 CH 2 ) 3 N trietilamina dietilaminoetana N,N-dietiletanamina Jika gugus NH 2 dapat berada di >1 posisi, penomoran diperlukan: CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 1-propilamina 1-aminopropana 1-propanamina (CH 3 ) 2 CHNH 2 2-propilamina 2-aminopropana 2-propanamina Jika atom N mengikat >1 jenis gugus R, (1) Pengurutan R pada nama umum sesuai abjad dalam bahasa Inggris. (2) Rantai induk pada nama IUPAC/CA ialah yang gugus R-nya paling panjang. (3) Gugus R yang sama tidak dapat menjadi rantai induk pada nama umum. CH 3 NHCH 2 CH 3 etilmetilamina metilaminoetana N-metiletanamina N(CH 3 ) 2 dimetilsikloheksilamina dimetilaminosikloheksana N,N-dimetilsikloheksanamina Klasifikasi & Tata Nama Struktur Nama Umum Nama IUPAC Nama CA CH 2 CH 3 CH 3 N CH 2 CH 2 CH 3 etilmetil-1- propilamina 1-(etilmetilamino) propana N-etil-N-metil-1- propanamina CH 3 CHCH 2 CH 2 CH 3 NHCH 3 metil-2- pentilamina 2-(metilamino) pentana N-metil-2- pentanamina H 2 N NH 2 H H cis-1,3-siklobutil diamina cis-1,3-diamino siklobutana Jika terdapat gugus fungsi lain, hanya terdapat nama IUPAC: cis-1,3-siklobutana diamina NH 2 CH 3 CHCH 2 CO 2 H O H 2 NCH 2 CH 2 CCH 2 CH 3 CH 3 NHCH 2 CH 2 OH asam 3- aminobutanoat 1-amino-3-pentanon 2-metilaminoetanol 4

5 Klasifikasi & Tata Nama Struktur Nama Umum Nama IUPAC Nama CA Amina aromatik dinamai sebagai turunan anilina (IUPAC) atau benzenamina (CA): Br NH 2 p-bromoanilina 4-bromo benzenamina H 3 C NHCH 3 m-metil-nmetilanilina atau N-metil-m-toluidina N-metil-3-metil benzenamina Latihan: (1) Klasifikasikan jenis amina dan berilah nama yang dapat diterima untuk (a) (b) H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 (c) CH 3 CH 2 CH(NH 2 )CO 2 H (2) Tulislah struktur dan klasifikasikan jenis amina untuk (a) asam 2,4-diaminobenzoat (b) 2,4,6-trimetilanilina (c) N-etil-N-metilsikloheksilamina 5

6 Kiralitas Amina Karena berbentuk piramida segitiga, amina dengan 3 substituen-n berbeda akan kiral. Inversi piramida membuat kedua bentuk enantiomer tidak dapat dipisahkan. Ikatan Hidrogen pada Amina Ikatan hidrogen antarmolekul amina titik didih Ikatan hidrogen dengan air amina sederhana (sampai 5 6 C) larut sempurna atau cukup baik dalam air Mengapa titik didih: CH 3 CH 3 ( 88.6 o C) < CH 3 NH 2 ( 6.3 o C) < CH 3 OH (65 o C) CH 3 NH 2 ( 6.3 o C) < (CH 3 ) 2 NH (7.4 o C) > (CH 3 ) 3 N (2.9 o C) CH 3 NH 2 ( 6.3 o C) < CH 3 CH 2 NH 2 (16.2 o C) 6

7 Kebasaan Amina Pas. e bebas amina bersifat basa & nukleofilik amina (basa Lewis) asam garam K a ion amonium pka ph? kebasaan amina? K b? pk b? Kebasaan Amina (1) Amina 1 o vs 2 o vs 3 o NH 3 < CH 3 NH 2 (CH 3 ) 2 NH > (CH 3 ) 3 N pk a CH 3 CH 2 NH 2 (C 2 H 5 ) 2 NH > (C 2 H 5 ) 3 N CH 3 CH 2 CH 2 NH Manakah yang paling basa, amina 1, 2, atau 3? Mengapa? Jelaskan dari kajian sebelum dan setelah protonasi. 7

8 (2) Amina vs amida Kebasaan Amina Kaya elektron Miskin elektron metilamina (amina) pk a asetamida (amida) pk a 0.6 Atom N-karbonil tidak bersifat basa, protonasi akan terjadi pada atom O-karbonil. Mengapa? Kebasaan Amina (3) Amina aromatik Manakah yang lebih basa? amina aromatik atau amina alifatik atau amonia? NH 2 NH 2 pk a Mengapa? 8

9 Basa kuat Basa lemah Substituen, Y pk a NH OCH CH H 4.63 Cl 3.98 Br 3.86 CN 1.74 NO Gugus pengaktif Gugus pendeaktif Tren yang hampir sama teramati pada turunan orto dan meta. Aplikasi Kebasaan Amina Amina + senyawa netral Dilarutkan dengan eter Ditambahkan HCl, H 2 O Lapisan eter (Senyawa netral) + Lapisan air (R NH 3 Cl ; garam amina) Ditambahkan NaOH, eter Lapisan eter (amina) Lapisan air (NaCl) Bagaimanakah persamaan reaksinya? 9

10 Latihan: 1. a. Gambarkan struktur siklopentilamina, anilina, p-toluidina, p-nitroanilina, dan asetanilida. b. Urutkan kenaikan pk a -nya. c. Jelaskan urutan pk a. 2. Diketahui nilai pka: ion benzilamonium (C 6 H 5 CH 2 NH 3+ ) = 9.33 ion propilamonium = a. Manakah basa yang lebih kuat, benzilamina atau propilamina? b. Berapa nilai pk b untuk benzilamina? Amina 1 dan 2 : Asam Sangat Lemah Basa yang sangat kuat (Lebih kuat dari NaOH) Mengapa? 10

11 Sintesis Amina: Reduksi Nitril dan Amida Reduksi Nitril: Reduksi Amida: Sintesis Amina: Reduksi Senyawaan Nitro Reduktor Fe, Zn, Sn, atau SnCl 2 dalam asam berair digunakan khususnya jika terdapat gugus lain yang dapat direduksi, misalnya C=C. 11

12 Sintesis Amina: Reaksi S N 2 Alkil Halida Contoh: Sintesis Amina 1 : Sintesis Azida (Mekanisme S N 2) (tidak nukleofilik) (or H 2, Pd) (BM rendah eksplosif) 12

13 Sintesis Amina 1 : Sintesis Amina Gabriel (Mekanisme S N 2) Hidrolisis-basa ftalimida teralkilasi-n (suatu imida) Sintesis Amina 1 : Aminasi Reduktif Aldehida/Keton (Mekanisme S N 2) (or NaBH(OAc) 3 ) (stimulan sistem saraf pusat) Selain NH 3, amina 1 dan 2 juga dapat digunakan. Bagaimanakah mekanismenya? 13

14 Sintesis Amina 1 : Aminasi Reduktif Aldehida/Keton (Mekanisme S N 2) Aminasi reduktif dalam jalur hayati: Contoh: Bagaimana menyiapkan N-metil-2-feniletilamina menggunakan aminasi reduktif? Jawaban: N-metil-2-feniletilamina 14

15 Latihan: 1. Sarankan beberapa jalur sintesis 2-metil-1-butanamina. 2. Tunjukkan bagaimana reaktan-reaktan berikut diubah menjadi produk yang diinginkan: (a) (b) CH 3 CH 2 Br CH 3 CH 2 NHCH 3 (c) CH 3 Br CH 3 CH 2 NH 2 Sintesis Amina 1 : Penataan ulang Hofmann amida 1 o bromoamida asam karbamat isosianat 15

16 Sintesis Amina 1 : Penataan ulang Curtius Contoh: tranilsipromina (obat antidepresi) Contoh: Bagaimana menyiapkan o-metilbenzilamina dari asam karboksilat, dengan menggunakan penataan ulang Hofmann dan Curtius? Jawaban: 16

17 Latihan: Bagaimana menyiapkan senyawa di bawah ini dari asam karboksilat, dengan menggunakan penataan ulang Hofmann dan Curtius? Reaksi Amina: Alkilasi dan Asilasi Tidak seperti alkilasi amina, asilasi berlebih tidak terjadi. Mengapa? 17

18 Reaksi Amina: Eliminasi Hofmann Produk akhir: Reaksi Amina: Eliminasi Hofmann Produk dominan alkena yang kurang tersubstitusi. Mengapa demikian? EDG EWG 18

19 Eliminasi Ion Amonium dalam Sistem Hayati Contoh: Apakah produk yang diharapkan dari eliminasi Hofmann terhadap amina berikut: Jawaban: 19

20 Latihan: Apakah produk yang diharapkan dari eliminasi Hofmann terhadap amina berikut: (a) (b) Reaksi Amina: S E Ar pada Arilamina Gugus amino: aktivator kuat dan pengarah o-/p- polisubstitusi sulit dihindari 20

21 Strategi jika hanya ingin 1 gugus Br yang masuk: gugus amino diubah menjadi asetamido. Mengapa? NaOH H 2 O Gugus amino merupakan basa kuat yang dapat mengompleks AlCl 3 reaksi Friedel-Crafts sulit dilakukan C 6 H 5 COCl AlCl 3 NaOH H 2 O 4-aminobenzofenon (80%) 21

22 Reaksi Amina: Reaksi Diazotisasi arilamina 1 o garam arenadiazonium (tidak stabil) Prosedur sintesis yang lazim: NITRASI REDUKSI DIAZOTISASI SUBSTITUSI NUKLEOFILIK Reaksi Amina: Substitusi pada Garam Diazonium reaksi Sandmeyer 22

23 Reaksi Amina: Substitusi pada Garam Diazonium Reaksi Sandmeyer: Contoh: Reaksi Amina: Substitusi pada Garam Diazonium 23

24 Reaksi Amina: Substitusi pada Garam Diazonium bandingkan dengan Contoh: Bagaimana cara menyiapkan m- hidroksiasetofenon dari benzena, dengan menggunakan reaksi penggantian diazonium? Jawaban: 24

25 Reaksi Amina: Reaksi Kopling Garam Diazonium Reaksi kopling S E Ar kation diazonium pada cincin aromatik teraktifkan. Kopling lazim terjadi di posisi para, atau di posisi orto jika posisi para telah terisi. Mengapa? (berwarna cerah) Mekanisme reaksi kopling: 25

26 Latihan: Tunjukkan bagaimana menyintesis senyawa berikut dari benzena dengan memanfaatkan garam diazonium (a) m-bromoklorobenzena (b) asam p-metilbenzoat 26

27 HETEROSIKLIK 27

28 Sintesis pirola: Heterosiklik: Pirola Sifat kimia pirola lebih mirip benzena daripada amina. Tidak seperti amina, pirola tidak bersifat basa. Mengapa? miskin elektron kaya elektron Dibandingkan dengan 1,3-siklopentadiena dan benzena, atom karbon pada pirola lebih reaktif terhadap elektrofili. Mengapa? 28

29 Heterosiklik: Reaksi S E Ar pada Pirola Reaksi S E Ar pada C-2 disukai. Mengapa? Heterosiklik: Kebasaan Imidazola dan Tiazola Hanya 1 heteroatom dalam cincin imidazola dan tiazola yang bersifat basa. Mengapa? 29

30 Heterosiklik: Piridina Analog senyawa heterosiklik dari benzena dalam hal: * geometri cincin * sudut ikatan * aromatisitas * hibridisasi atom C dan N-nya Urutan kebasaan: Alkil amina > piridina > pirimidina > pirola Heterosiklik: Sifat Kimia Piridina Dibandingkan benzena, kurang reaktif terhadap elektrofili. Mengapa? Ada 2 alasan: (1) (2) pembentukan kompleks asam-basa antara atom N dan elektrofili 30

31 Heterosiklik Polisiklik Sifat kimia: kuinolina dan isokuinolina ~ piridina indola ~ pirola Reaksi S E Ar Kuinolina dan Isokuinolina S E Ar kuinolina dan isokuinolina terjadi pada bagian cincin benzenanya. Mengapa? 31

32 Reaksi S E Ar Indola S E Ar pada bagian cincin pirola dari indola lebih disukai. Mengapa? Kebasaan Purina Mana sajakah atom N pada purina yang bersifat basa? 32

33 Latihan: (a) Gambarkan struktur N,N-dimetiltriptamina dalam bentuk struktur 2 dimensi. (b) Manakah atom N yang bersifat basa? Jelaskan. eter eter atau atau 33

34 amonia 1 o 1 o 2 o 2 o 3 o 3 o amonium 4 o etanol eter etanol kalor 34

35 kalor 35

36 NH 2 pk a 4,62 4,85 5,04 3,98 N pk a 5,25 11,12 0,4 11,27 36