Springen naar inhoud

SN2 reactie van een alkyl halide met ammonia


  • Log in om te kunnen reageren

#1

prankster159

    prankster159


  • >25 berichten
  • 36 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 augustus 2009 - 20:57

Mischien een domme vraag maar ik ben ook nog maar een beginner.

Waarom is de oprengst laag wanneer je een alkyl halide met ammonia laat reageren?
In de vraag staat niet of het een protisch of aprotisch oplosmiddel is.

Mijn theorieen zijn de volgende.

1:In een protisch oplosmiddel is een zwakke base een sterk nucleofiel dus de reactie is reversible. (Br- wordt dus een sterk nucleofiel.)
2:De alkyl halide reageert met OH- want dat gebeurt als je ammonia oplost in bijv. water (NH3+H2O-->NH4++OH-.)
3.solvatie van het nucleofiel door het protische oplosmiddel

Voor het geval er een aprotisch oplosmiddel wordt gebruikt heb ik geen theorieen

Zit ik een beetje in de juiste richting???

Veranderd door prankster159, 06 augustus 2009 - 22:10


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jor_CF

    Jor_CF


  • >250 berichten
  • 840 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 augustus 2009 - 21:26

Het ligt eraan. Wil je een monoalkylamine maken, dialkylamine of een trialkylamine?
Volgens mij kun je de laatste gewoon in hoge yeilds maken, door 3,1 eq. alkylhalide toe te voegen aan 1 eq. NH33 in oplosmiddel (water?).
Als je een andere wil maken, zul je een mengsel krijgen van de 3, en dus misschien een slechte yield.

De hoeveelheid OH- in oplossing zal wel meevallen. Er onstaat immers bij de reactie HBr (of HCl/HI) wat de pH redelijk snel zal doen stijgen.

Verder weet ik het niet precies.

#3

prankster159

    prankster159


  • >25 berichten
  • 36 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 augustus 2009 - 22:08

De bedoeling is dat het eindprodukt een primaire amine geeft. Wat voor alkylgroepen erop zitten wordt niet vermeld.

Het is vraag 13 van hfst 8 op blz 360 van Organic chemistry van paula yurkanis bruice 5th edition.
Helaas staat het antword niet achterin. Voor de antwoorden moet je apart boek kopen.

Zoals ik al zij. Ben nog niet zover.

#4

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 augustus 2009 - 23:02

De snelheidsbeperkende stap in deze reactie is volgens mij het deprotoneren van het gevormde ammonium. Iets wat je bij gangbare SN2 reacties niet zo gauw tegenkomt, dat het nucleofiel eigenlijk in situ gevormd wordt.

#5

molecular

    molecular


  • >100 berichten
  • 195 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 07:25

Alkylgroepen zijn elektronenstuwende (donerende) groepen. Is het primair amine (dat aanvankelijk ontstaat bij SN2 susbtitutie van een alkylhalide met ammonia) een beter of slechter nucleofiel dan ammonia zelf?

#6

prankster159

    prankster159


  • >25 berichten
  • 36 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 12:49

slechter nucleofiel. Het is een stabielere base door die elektronen stuwing en er is denk ik een beetje sterische hindering. Meer dan bij ammonia.
Dus er is reactie tussen het sterkere nucleofiel (ammonia) en de primaire amine welke in evenwicht zijn en welke waarschijnlijk naar links zit.
En broom doet niet mee omdat dit het allerzwakste nucleofiel is.

Zoiets :oops:???

En dat over dat snelheidsbeperkende stap met het deprotoneren moet ik ook even naar kijken. Er staat namelijk in de buurt van de vraag dit voorbeeld:

CH3CH2Cl + CH3OH --> CH3CH2-OHCH3 --> CH3CH2-OCH3 + HCl

#7

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 12:57

Methanol kan inderdaad ook als nucleofiel reageren, maar dat bedoelde ik niet.

Ik bedoelde dit:

R-X + NH3 --> R-NH3+ + X-

R-NH3+ + X- --> R-NH2 + HX

R = alkyl, X = halogeen. De eerste stap lijkt me een snelheidsbeperkende stap omdat het ammonium opeens een elektrofiel wordt. Daar moet eerst een proton vanaf om het stabiel te krijgen.

#8

jhullaert

    jhullaert


  • >1k berichten
  • 2337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 13:04

Ik ga even mee proberen oplossen, ben ook nog maar een beginner. ;)

Ik denk dat het een beter nucleafiel is. Het inducerend effect duwt elektronen naar de stikstof waardoor dat vrije elektronenpaar nog sneller zal reageren (en meer basisch zijn dan ammonia). Ik dacht gelezen te hebben dat naarmate het stijgend +I effect de Pka waarde stijgt dus meer basisch en dus meer nucleofiel. Alkonium zouten zijn dus voglens mij sterker basisch dan ammonia. Al kan de hele redenering ook fout zijn en volledig omgekeerd zijn.

Dus als dat een beter nucleofiel is dan de ammonia lijkt mij de oplossing wel voor de hand liggend. Verdere vorming van dialkylamines en trialkylamines.

Voor een SN2 lijkt mij het verschil als leaving tussen een halogeen en amine ook niet zo groot misschiend at dat de yield ookw el zal beïnvloeden? Met OH- zal dit toch stukken beter gaan, zelf spontaan.

Fuzzwood, zoudat niet simultaan lopen die waterstof die eraf komt waardoor het niet een snelheidsbeperkende stap wordt? Die instabiele toestand wordt toch onmiddelijk ongedaan gemaakt.

Veranderd door chemaniac, 07 augustus 2009 - 13:06


#9

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 13:10

Die reactiesnelheid zal inderdaad toenemen naar meerdere alkylaties op dezelfde stikstof, chemaniac en just door de door jou aangegeven reden. Als je dus geen trialkylamine wil hebben, krijg je uiteindelijk een mengsel van trialkyl, dialkyl, en monoalkylamine.

Dat is uiteraard te ondervangen door een extreme overmaat ammonia vs je alkyl (70 mol vs 1 mol), maar er bestaan makkelijkere synthese om tot een primair amine te komen. Je haloalkaan laten reageren met een azide en het product met een natriumethoxide is er een. De Gabriel synthese is er nog een: hier laat je een protische base reageren met ftaalimide, het product daarvan reageert met je haloalkaan. Een reactie met hydrazine leidt tot je primair amine. Niet echt de meest vriendelijke stofjes, maar dat zijn een hoop primaire amines ook niet ;) .

Veranderd door Fuzzwood, 07 augustus 2009 - 13:19


#10

prankster159

    prankster159


  • >25 berichten
  • 36 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 14:25

Ik denk dat het een beter nucleafiel is. Het inducerend effect duwt elektronen naar de stikstof waardoor dat vrije elektronenpaar nog sneller zal reageren (en meer basisch zijn dan ammonia). Ik dacht gelezen te hebben dat naarmate het stijgend +I effect de Pka waarde stijgt dus meer basisch en dus meer nucleofiel. Alkonium zouten zijn dus voglens mij sterker basisch dan ammonia. Al kan de hele redenering ook fout zijn en volledig omgekeerd zijn.


Je hebt gelijk. Ik weet niet wat het +I effect is maar ik weet wel dat een grotere elektronen dichtheid een sterkere base maken.
Ik was in de war met een haloalkyl groep.

Maar het +I effect. Wat is dat????

Dus als het primaire alkylamine de sterkste base/nucleofiel.
Dus de gevormde alylamines reageren verder met mekaar waardoor de obrengst klein wordt.

R-X + NH3 --> R-NH3+ + X-

R-NH3+ + X- --> R-NH2 + HX


In het boek doen ze dit om de reactie naar rechts af te laten lopen. Bij een reversibele reactie.
Deze reactie is niet reversibel want het produkt is basischer. Wat voor invloed heeft deze rectie dan verder op de opbrengst??

Veranderd door prankster159, 07 augustus 2009 - 14:26


#11

prankster159

    prankster159


  • >25 berichten
  • 36 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 14:56

In het boek doen ze dit om de reactie naar rechts af te laten lopen. Bij een reversibele reactie.
Deze reactie is niet reversibel want het produkt is basischer. Wat voor invloed heeft deze rectie dan verder op de opbrengst??


Laat deze vraag maar. Ik snap hem al. Die stap is nodig om ruimte te maken voor een alkylgroep.

En het I effect is natuurlijk het inductief effect.

Bedankt voor de hulp. :D :D [|:-)]

Veranderd door prankster159, 07 augustus 2009 - 15:01


#12

jhullaert

    jhullaert


  • >1k berichten
  • 2337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 15:02

Het +I effect is het positief inducerend effect. Dus elektronenduwend. Als er halogenen op je alkyl keten staan krijg je het omgekeerde het -I efffect of het elektronenzuigend. Een mooi voorbeeld hiervan is chloraalhydraat. Bij chlooraalhydraat heb je 2 OH groepen op dezelfde koolstof. Normaal gezien krijg je hier een condensatiereactie waarin water afsplitst en je een carbonylgroep krijgt maar door de 3 elektronenzuigende chlooratomen kan dit toch stabiel zijn.

#13

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 15:03

1) beetje vreemd verwoord, maar het is eigenlijk hetzelfde wanneer een een stof met een hydroxygroep zoals methanol zou reageren. Daar moet ook de H vanaf om een stabiel product te krijgen

2) klopt [|:-)] En daar ga je nog flink over stressen als je les krijgt over o,p-richters en m-richters bij reacties aan aromaten. :twisted:

Veranderd door Fuzzwood, 07 augustus 2009 - 15:06


#14

prankster159

    prankster159


  • >25 berichten
  • 36 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 16:25

Ik heb toch nog een klein vraagje.

Neemt de rate niet juist af. Ik dacht dat hoe groter een nucleofiel hoe minder nucleofiel deze is. Ongeacht de basiciteit van het molecuul.
Dit komt door sterische hindering.
Is dat hier ook van toepassing?

#15

Jor_CF

    Jor_CF


  • >250 berichten
  • 840 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 augustus 2009 - 21:13

Die reactiesnelheid zal inderdaad toenemen naar meerdere alkylaties op dezelfde stikstof, chemaniac en just door de door jou aangegeven reden. Als je dus geen trialkylamine wil hebben, krijg je uiteindelijk een mengsel van trialkyl, dialkyl, en monoalkylamine.

Dat is uiteraard te ondervangen door een extreme overmaat ammonia vs je alkyl (70 mol vs 1 mol), maar er bestaan makkelijkere synthese om tot een primair amine te komen. Je haloalkaan laten reageren met een azide en het product met een natriumethoxide is er een. De Gabriel synthese is er nog een: hier laat je een protische base reageren met ftaalimide, het product daarvan reageert met je haloalkaan. Een reactie met hydrazine leidt tot je primair amine. Niet echt de meest vriendelijke stofjes, maar dat zijn een hoop primaire amines ook niet ;) .

Waarom hydrazine als waterige base ook werkt? :P
Misschien zijn de yeilds wat minder, maar liever een lage yield dan hydrazine betrekken bij de reactie.
Ik ga binnenkort uit nieuwsgierigheid deze synthese doen (thuis). Heb het ftaalimide al gemaakt, isopropylbromide moet ik nog doen. Volgens mijn voorschrift voldoet KOH voor het ' losmaken ' van het amine van het ftaalimide.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures