1

เอมีน (Amines)เอมีนเปนสารอินทรียที่มี N-atom ตอ

กบั C-atom เปนอนุพันธของ NH3 เอมีนมีสมบตัิเปนทั้งเบส (base,

ละลายน้ําให OH-) และเปนนิวคลิโอไฟล(Nucleophile) เพราะ N-atom มี e- คูอิสระ (lone pair e- )

H2NNH2

Putrescine (1,4-diaminobutane)เกิดจากการยอยสลายของกรดอะมิโน

2

HNO

O

Ecstasy หรือ MDMA(3,4-methylenedioxy-N-ethylamphetamine)

Amphetamine (ยาบา)Amphetamine salt เปนตัวยาหลักของAdderall

NH2

NH2HO

HO

Dopamine(neurotransmitter)

ตัวอยาง Amines

3

แอลคาลอยด(Alkaloids)

สารอินทรยีทีม่ักพบในพืชชั้นสูง มีฤทธิ์เปนดาง ในโมเลกุลจะประกอบดวยธาตุไนโตรเจนอยางนอย 1 อะตอม คุณสมบัติของแอลคาลอยด คือสวนใหญ มีรสขม ไมละลายน้ํา ละลายได ในสารละลายอินทรีย แอลคาลอยดมหีลายชนิด เชน นิโคติน เปนแอลคาลอยดที่พบในใบยาสูบ มอรฟน เปนแอลคาลอยดที่พบในฝน เปนตน แอลคาลอยด หลายชนิดมพีิษ แตบางชนิดมีประโยชน ใชในการรกัษาโรค

4

Codeine

Codeine และ Morphine เปน opium alkaloid สําหรบั Codeine ใชเปนยาแกปวด (Analgesic drug) ยาแกไอ (Antitussive drug) ยาแกทองเสีย (Antidiarrheal drug)

O

HO

H3CO

H

NCH3

Morphine

Raw opium O

HO

HO

H

NCH3

opium

5

Cocaine เปน tropane alkaloid พบในใบ cocaNicotine เปน alkaloid พบในใบยาสูบ

N

OH3CO

H3C O

O

H

H

Coca

N

NCH3

H

Nicotine

Cocaine

Tobacco

6

O

O

OH

N

Atropine พบใน "ดอกลําโพง" หรอื "มะเขือบา"

หรอื "แตรนางฟา (Devil's trumpet) "

สายตาพรามัว ปากแหง กระหายน้ํา มานตาขยาย ตาสูแสงไมได ผิวหนังรอนแดง มีผืน่แดง

ตามใบหนา คอ และหนาอก ไขขึ้นสูง

http://iprapan.tripod.com/index.htmlAtropine

7

การจาํแนก Amines ตามจํานวนหมู R- หรือ Ar- ที่ตอกับ N-Atom

H3C CH

N

CH3

H H

H3C CH

N

CH3

H CH3

H3C CH

N

CH3

H3C CH3

2o Alcohol

H3C CH

OH

CH3

1o Amine 2o Amine 3o Amine

เทียบกบัการจําแนก Alcohols

8

•Aliphatic amines ม ีN-อะตอมตอกับหมู alkyl ตัวอยาง 1o Aliphatic amines เชน n-butylamine

CH3CH2CH2CH2-NH2

n-butylamine

NHCH3

N-methylaniline

การจาํแนก Amines ตามชนิดของC-atom ที่เกาะกบั N -atom

•Aromatic amines มี N-อะตอม ตอกบั หมู aryl อยางนอย 1 หมู ตัวอยาง 2o Aromatic amines เชน N-methylaniline

9

•Ammonium salts เปนเกลอืของเอมีนที่ มี N-atom สรางพันธะกบัH จึงเกิดปฏกิิริยา กบัเบส เปลีย่นกลบัมาเปนเอมีนไดงาย

การจําแนกเกลือของเอมีน

•Quaternary ammonium salts เปนเกลอื

ของเอมีนที่ ไมมี พันธะ N-H

เกลือเอมีนจําแนกตามสมบัติทางเคมีได 2 แบบ

10

Quaternary ammonium salts

Ammonium salts

N

CH3

CH3

H CH3 NO3-N

CH3

H

H Br-

O

CH2 CH2

N+

CH3

H3CCH3

C

O

CH3

acetyl choline (nerve impulse compound)

11

*จงบอกสารประกอบตอไปนี้เปน amines ชนิดใด

Phenterminea derivative of

amphetamine, primarily used as an appetite

suppressant

Methamphetamine a psychostimulant drug

NH2 HN

Sulfanilamide(sulfa drug)

NH2S

O

H2N

O

HN

piperidine

12

สมบัติทางเคมีของเอมีน

1. สภาพเบสของ Amines(Basicity of Amines)Aminesทําปฏกิริิยากับน้ําให OH- ถา Kb มีคาสูงแสดงวา Amines เปนเบสแก หรือกลาววา Amines ที่มีคา pKb นอยกวาเปนเบสแกกวา เนื่องจากคา pKb = - log Kb

+ H2ONH3 NH4+

OH -++ H2ONH3

Kb

คา pKb ของ ammonia มีคาเทากับ 4.75

13

สภาพเบสเบสของ ammonia เปรียบเทียบกบั Amines ชนิดตาง ๆ

CH3-N(CH3)2

CH3-NH-CH3

CH3-NH2 NH3

9.37

3.34

3.27

4.19

4.75

pKbpKb

คา pKb นอยกวาเปนเบสแกกวา

NH2O2N

NH2

13.0

14

เนื่องจากการ lone pair e- ที่ N-atom ของAromatic amines สามารถ delocalized(เคลื่อนยาย) ไปในวงbenzeneทําใหความหนาแนน e- ที่ N-atom ลดลง

เบสแกกวา

Aliphatic amines เปนเบสแกกวา NH3 และ Aromatic amines (มี N ตอกบัวง benzene)

NH2

> Aromatic amines

R-NH2

Aliphatic amines

R2NHR3N

NH2- +

Etc.

15

2o amine > 1o amine > 3o amine

NH2CH3 CH3-N-CH3CH3

แต 3oamine มี steric hindered (ขวางกั้น)ของ lone pair e- ของ N ทําใหความเปนเบสลดลง

CH3-N-HCH3

หมูCH3เปนพวกให e- มาที่ N ทําใหมีความ

หนาแนน e- สูงขึ้น ความเปนเบสกจ็ะเพิ่มขึน้

(1oamine) (2oamine) (3oamine )เปรยีบเทียบความเปนเบสของ Aliphatic amines

16

N

O

N

O

ความหนาแนน e- ที่ N ของ Amides ลดลงเนื่องจาก delocalized (เคลื่อนยาย)ของ e-จาก N ไปที่ O เรียกวา resonance effect ทําให Amides เปนเบสออนกวา Amines

Amides เปนเบสออนกวา Amines

resonance ของ Amides

17

*สารคูตอไปนี้สารใดเปนเบสมากกวา

NH2 HN

NH2 NHCH3

และ

และ

10Aliphatic amines < 20Aliphatic amines

10Aliphatic amines > 20Aromatic amines

18

N

HNC

CH3

N

O H2C

H2CCH3

CH3

*Nitrogen atom ใดเปนเบสมากที่สุด

1

2

3

LSD

CH3

CH3

HNCH2C

O

NH2CCH2

H3C

H3C

1

2

AmidesAromatic amines

Aliphatic amines

Aliphatic amines

Aromatic amines

LSD = N2 Xylocain = N1Bufotenin = N1

Bufotenin

1

2

Aliphatic aminesAmides

Xylocain(anesthetic)

N CH2

CH2

HN

H3C

H3C

19

สมบัติทางเคมีของเอมีน

เอมีนมีสมบตัิทางเคมีเปนทั้งเบส (basicity) และเปน Nucleophile หรือ เอมีนที่หมู -NH2 ตอกบัวงbenzene ความวองไวตอปฏกิิริยาของวงแหวนจะเพิ่มขึ้น เพราะที่ N-atom มี e- คูอิสระ (lone pair e-) ทําใหเอมีนสามารถทําปฏกิิริยากบัรีเอเจนตอื่น ๆ ที่ตองการอิเลคตรอน

20

1.ปฏิกิริยาการเกิดเกลือ (Amine salts)

ปฏกิิริยาเอมีนกับกรดปฏกิิริยาเอมีนกับกรด ((BasicityBasicity of Amines)of Amines) ใหเกลือแอมโมเนียม((AAmmonium salt)mmonium salt) ที่ละลายในน้ําไดดี

H-Cl

Cl-

Ammonium saltAmine

N

CH3

CH3

+ N

CH3

CH3

H

21

NH3HSO3

NH2 NH3Cl-HCl

Phentermine hydrochloride

NH2

H2SO4

Amphetamine sulfate

*จงบอกผลผลิตที่เกิดขึ้น

Phentermine

Amphetamine

22

NH2CCH2

O

CH2NH2C

CH2H3C

H3C

NH2CCH2

O

CH2NH2C

CH2H3C

H3C+

HCl

-

Novocaine(water-insoluble)

HCl(1 mole)

จงเขียนสูตรโครงสรางของNovocaine hydrochloride

Novocaine hydrochloride(water-soluble)

23

Free amine คือ ปฏกิริิยาเปลีย่นเกลือของเอมีนกลบัเปนเอมีนดวยดางแก

N

CH3

CH3

H

N

CH3

CH3

+ NaOH

+ H2O + Na+

Ammonium salt

Amine

24

2.1ปฏิกิรยิาของ Primary Amines (R-NH2) กับAldehydes หรอื Ketones

ปฏกิิริยาการเกิด Imines or Schiff base

2. ปฏกิิริยาที่มี N-atom เปน Nucleophile

O

CCH3H3C

CH3 NH2

N

CCH3H3C

CH3H++ H2O

Schiff baseAcetones10amine

25

HNN

O

O

N

C

H

O NO2

HNN

O

O

NH2 C

H

O NO2O

H++

*จงเขียนสูตรโครงสรางของ Nitrofurantoin(antibiotic, used in treating urinary tract

infection)

NitrofurantoinH2O +

26

N CH C

CH

OH

O

CH3

CH3

C

H

H

C

H

H

O H2N CH C

CH

OH

O

CH3

CH3

*จงเขียนสูตรโครงสรางผลผลิตที่ไดจาก valine ทําปฏิกิรยิากับ formaldehyde

valineformaldehyde

H+

H2O +

27

NCH3

CH3

NCH3

CH3

CH3

N

CH3

CH3

N

CH3

CH3

CH3CH3-I

CH3-I

I-

I-

2.2 ปฏิกิรยิาของ Amines กับ Alkyl halides

28

HNO2 + NaClNaNO2+ HCl 0-50C

H2O + NO+H ++ HNO2

เตรียม nitrous acid จาก NaNO2 กับกรด

nitrous acid สลายให +NO

3.ปฏกิิริยาAmines กับ nitrous acid(HNO2)

สําหรับ +NO ทําปฏกิริิยากับเอมีนตาง

ชนิดกันใหผลผลิตแตกตางกัน

29

CH3CH2+

CH3CH2-NH2

HNO2

0-50CCH3CH2-NH2-N=N

+

+ N2

carbocation

diazonium salt

H2O

CH3CH2OHCH2=CH2

- H+

3.1 ปฏิกิรยิา 1oAliphatic amines กับ +NOให diazonium salt ที่สลายตัวตอทันทีใหกาซ N2

30

3.2 ปฏิกิรยิา 2oAliphatic amines กับ HNO2 ให Nitrosamine

N

R

R

H N OHO

N N O

R

R

+

+ H2O

Nitrosamine(Carcinogenic compounds)

31

NH2 N N0-50C

HNO2

diazonium salt

3.3 ปฏกิริิยา1o Aromatic amines กบั +NO ให benzenediazonium salt ที่สลายตัวยากที่ 00C

OH

500CH2O

N2+

32

* Amineที่ทําปฏิกิริยากับ NaNO2 / HClใหกาซ N2 คือ และใหNitrosamine คือ CH2CH2

NH2

NH

CH3

CH2 NH2

N CH3

H3C

N,N-dimethylcyclobutanamineN-methylcyclopentanamine

cyclopentylmethanamine2-cyclobutylethanamine

AB

C D

A and B are 10 amines. C is 20 amines.

33

3.4 ปฏกิริิยาจับคู (Azo coupling)

Diazonium salts ของ 1o Aromatic amines เปน electrophile อยางออนสามารถทําปฏกิิริยา electrophilic substitution กบัสารประกอบอะโรเมติกที่วองไวตอปฏกิิริยา เชนPhenol หรือ Aniline ใหสารประกอบ Azo(Ph-N=N-Ph) เปนสารที่ใชทําสียอมผา ปฏกิิริยาจบัคู จะเกิดที่ตําแหนง para หรือ ortho ของหมู-OH หรือ -NH2

34

NH2 N N

O-Na+

3.4 ปฏกิริิยาจับคู (Azo coupling)

0-50C

HNO2

N NN N O-Na+

35

NH2S

O

O

HO1. HNO2(0-50C)

2.

*จงเขียนสูตรโครงสรางของ Methyl Orange

N

CH3

CH3

N

N

N

CH3

CH3S

O

O

HO

Methyl Orange (Azo compounds) is a pH indicator

36

NH2

N

N

NH2

H2N

NH2

H2N

1. HNO2(0-50C)

2.

*จงเขียนสูตรโครงสรางของ Basic Orange 2

Basic Orange 2

37

โดยนาํ (R4N+ , X-) ไปทําปฏิกิริยากับ silver

oxide (Ag2O) ให quaternary ammonium hydroxide (R4N

+ ,OH-) ที่มสีมบัติเปนเบสแก เมือ่นํา R4N

+ ,OH- ไปใหความรอน จะเกิดปฏิกิรยิา Elimination โดยมี leaving group เปน amine และให less substituted alkene(หมูอลัคิลที่ตอกับพันธะคูนอยกวา) เปนผลผลิตหลัก(Major product)

4. ปฏิกิรยิาของ quaternary ammonium halideหรอืเรยีกปฏิกิรยิา Hofmann Elimination

less substituted alkene

38

NCH3

CH3

H

CH3

NCH3

CH3

CH3H

NCH3

CH3

CH3H

NCH3

CH3

H

CH3

OH-

OH-

heat

heat

ปฏิกิรยิา Elimination ของ quaternary ammonium hydroxide (R4N

+ , OH-)

NCH3

CH3

CH3

NCH3

CH3

CH3

Major product

123

1

23

39

NCH3

CH3

CH3

CH3

NCH3

CH3

CH3

CH3

NCH3

CH3

CH3

CH2

NCH3

CH3

CH3

OH-

heat

*จงบอก Major productA

B

C

B = less substituted alkene

123 1

23

1

23

40

B = less substituted alkene

*จงบอก Major product

N

NN N

N

OH-

heat

A

B C D

41

สรุปสรุปสมบัติทางเคมีสมบัติทางเคมี1.ปฏิกิริยาการเกิดเกลือ (Amine salts)2.ปฏิกิริยาที่ม ีN-atom เปน Nucleophile3.ปฏิกิริยา Amines กับ nitrous acid (HNO2)4.ปฏิกิริยาเคมี quaternary ammonium halide

หรอืปฏิกิริยา Hofmann Elimination