כיצד לחקור את תגובתיותם הכימית של אמינים אורגניים?

למד מהם אמינים. אמינים הם פחמימנים אורגניים המחוברים לחנקן באופן קשר יחיד. אמינים הם קבוצה מאוד תגובתית של תרכובות. הסיבה לכך היא קיומו של הזוג הבודד האלקטרוני על אטום החנקן. אטום החנקן באמינים הוא יחסית בעל אלקטרו-שליליות נמוכה אם נשווה אותו לחמצן.

• לכן, כוח המשיכה של האלקטרון של החנקן לחלוק אותו אינו כה חזק כמו באלכוהול. זה מאפשר לזוג הבודד על חנקן לבוא לידי ביטוי בתגובות כימיות רבות. אמינים ראשוניים הם תגובתי מאוד וניתן לסנתז אותם על ידי תגובת פתלימיד עם אלקיל הליד ואחריו הידרוליזה ליצירת חומצה פתאלית והאמין הראשוני.

הבן כיצד אמינים מגיבים. בדרך כלל הם מגיבים באמצעות אלקטרופיל בשני שלבים. כלומר, האמין שנוצר מהתגובה הראשונה עם האלקטרופיל ממשיך להגיב עוד יותר עם אלקטרופיל אחר. משמעות הדבר היא כי לא מצפים לתגובה אחת אלא לתגובה מרובה של אותו אמין.

למד על אפשרויות הפונקציה השונות. בשל נוכחותם של הזוג הבודד האלקטרוני החופשי על אמינים הוא יכול לתפקד כבסיס או כנוקלאופיל. שתי התגובות אפשריות ומתחרות זו בזו בהתאם לתנאי התגובה המדוברת. אמינים אינם תגובתי כמו קשר C-Cl עקב אפקט הקיטוב של קשר הסיגמה בקשר C-Cl אשר אינו מופיע בקשרים בודדים של CN. התגובתיות העיקרית של הקשר היחיד CN נובעת מקיומו של הזוג הבודד האלקטרוני על אטום החנקן.

למדו את תהליך תגובת הקטון. אמינים ראשוניים ומשניים מגיבים עם קטונים ליצירת בסיסי שיף או קשרים כפולים של CN. זה אפשרי בחולים סוכרתיים עם קטואצידוזיס כאשר גופי קטון שנוצרים בחולים אלה מחמצון חומצות שומן מגיבים עם אמינים על בסיסי DNA הגורמים לשינוי במבנה ה- DNA על ידי גרימת מוטגנזה או סרטן אצל אנשים מושפעים.

למד על השימוש באמינים בלחימה כימית. בשל תגובתיות נוספת שלהם, משתמשים בתרכובות המכילות חנקן בלחימה כימית. דוגמא לכך היא החרדל החנקני 2-כלורו-אתילאמין אשר מגיב באופן מיידי תוך-מולקולרי ויוצר ביניים מחזורי אשר יכול להגיב עם כל נוקלאופיל פוטנציאלי בגוף. חרדל חנקן שימש גם לטיפול בסרטן כמו התרכובת ציקלופוספמיד.

למד על רמת התגובתיות הגבוהה. קבוצות אמין אינן קבוצת עזיבה טובה בתגובות כימיות עקב תגובתיות גבוהה של מיני החנקן הניתנים לגירוש בתגובות אלו. ניתן להפוך אותה לקבוצת עזיבה טובה על ידי תגובה של האמין עם חומצה חנקתית או HNO2. תגובה זו ממירה את האמין למלח הדיאזוניום אשר ניתן בקלות לעקירה על ידי כל נוקלאופיל פוטנציאלי המוציא מולקולת חנקן.

• ניתן להשתמש בתהליך זה, למשל, להמרה של אתילמין לאתנול על ידי תגובת מלח הדיאזוניום שנוצר עם KOH. ניתן לחמצן אמינים לתרכובות ניטרו עם חומר חמצון מתאים. אמינים מחזורים קיימים ונמצאים גם הם. יש להם כימיה אורגנית ענפה הנקראת חנקן המכילה כימיה הטרוציקלית.

להבין את ההשפעות המפוטרות. ניתן לחסל אמין ראשוני בחנקן ליצירת זן תגובתי ביותר אשר יכול לשמש במעבדה כבסיס חזק. כדוגמה, הוא משמש בדיפרוטונציה של קטונים במצב האלפא. דוגמה לבסיס כזה הוא LDA או דיזיופרופילאמיד ליתיום. בסיס זה יכול להיות זמין מסחרית מאולדריך למשל. במעבדה ניתן להכין אותו על ידי פעולת BuLi על דיאיזופרופילאמין.

• אפשר לשאול כיצד נוכל ליצור בסיס חזק יותר זה (BuLi)? ניתן להכין אותו מ- BuCl על ידי פעולת מתכת ליתיום. ניתן להכין את BuCl עצמו מהבוטאן הזמין מסחרית על ידי פעולה של הלוגן ואור UV.