Εξάλειψη Hofmann

Η αντίδραση εξάλειψης Hofmann αναπτύχθηκε το 1851 από τον διάσημο Γερμανό χημικό August Wilhelm von Hofmann. Η εξάλειψη Hofmann είναι επίσης γνωστή ως εξαντλητική μεθυλίωση. Η αντίδραση εξάλειψης Hofmann βασίζεται στον κανόνα Hofmann. Ο κανόνας Hofmann τονίζει ότι το κύριο προϊόν σε αντιδράσεις όπως η εξάλειψη Hofmann καθώς και άλλες αντιδράσεις αποβολής είναι το λιγότερο σταθερό αλκένιο. Αυτός ο κανόνας ακολουθείται γενικά από τις περισσότερες Αντιδράσεις Εξάλειψης που ακολουθούν μια κυκλική φάση μετάβασης. Ο κανόνας Hofmann μερικές φορές είναι επίσης γνωστός ως ο κανόνας Anti-Zaitsev. Αυτό συμβαίνει επειδή ο Κανόνας του Zaitsev δηλώνει ότι οι Αντιδράσεις Εξάλειψης προτιμούν να αποδώσουν ένα πιο σταθερό Αλκένιο ως προϊόν της χημικής αντίδρασης. Αυτό το εξαιρετικά σταθερό αλκένιο ονομάζεται Προϊόν Zaitsev. Ενώ ο κανόνας Hofmann αναφέρει το αντίθετο. Ο κανόνας Hofmann λέει ότι σε περίπτωση αντίδρασης αποβολής, το λιγότερο σταθερό Αλκένιο θα θεωρείται ως το κύριο προϊόν της αντίδρασης σε αντίθεση με το πιο σταθερό Αλκένιο. Αυτό το λιγότερο σταθερό αλκένιο αναφέρεται ως προϊόν Hofmann.

Βήμα 1 της Εξάλειψης Hofmann-

Αυτό το βήμα βασικά υπονοεί ότι ακόμη και οι αμίνες μπορούν να υποστούν αντιδράσεις απομάκρυνσης. Αυτό το βήμα προσφέρει μια εξήγηση για το τι συμβαίνει βασικά όταν το οξείδιο του αργύρου που περιγράφεται από τον τύπο Ag2O και τα άλατα Τεταρτοταγούς Αμμωνίου θερμαίνονται μαζί σε νερό. Αυτό το βήμα δηλώνει ότι όταν συμβεί αυτό, τα άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου θα υποστούν μια αντίδραση εξάλειψης που ονομάζεται Αποβολή E2. Έτσι, αυτό που συμβαίνει βασικά σε μια εξάλειψη E2 είναι ότι, 2 sp³ άτομα C μετατρέπονται σε άτομα sp² C με τη διαδικασία αυτού Ε2 Αντίδραση Αποβολής. Έτσι, τώρα προχωρώντας περαιτέρω σε αυτό το βήμα, λέει ότι εάν οι αμίνες υποβληθούν σε περίσσεια μεθυλοϊωδιδίου, μετατρέπονται σε άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου. Στη συνέχεια, το οξείδιο του αργύρου (Ag2O) και το νερό (H2O) θα αντιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν τα άλατα του τεταρτοταγούς αμμωνίου, ενώ το ιωδιούχο άργυρο θα αφεθεί να καταβυθιστεί. Τώρα αν εκφράσουμε αυτό το βήμα με όρους χημικών αντιδράσεων, θα το κάνουμε ως εξής:-

Βήμα 2 της Εξάλειψης Hofmann

Στο βήμα 1 είδαμε την παραγωγή αλάτων τεταρτοταγούς αμμωνίου χρησιμοποιώντας την αντίδραση οξειδίου του αργύρου και νερού. Είδαμε επίσης ότι ο ιωδιούχος άργυρος κατακρημνίστηκε ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης. Τώρα για να συνεχίσουμε από αυτό, το βήμα 2 ξεκινά με τη θέρμανση ενός υδροξειδίου που θα οδηγήσει σε αποβολή 1, 2- ή β που με τη σειρά του προωθείται από μια βάση. Αυτή η αντίδραση παράγει μια αμίνη και ένα αλκένιο. Τώρα σε αυτό το βήμα, υπάρχει ένα ενδιαφέρον μέρος. Η τοποεπιλεκτικότητα σε αυτό το βήμα αντίδρασης είναι αντίστροφη από αυτή που προβλέπεται από τον Κανόνα του Zaitsev. Ο κανόνας του Zaitsev προβλέπει ότι οι αποβολές έχουν την τάση να παράγουν το πιο σταθερό αλκένιο σε αντίθεση με το λιγότερο σταθερό αλκένιο ως τελικό προϊόν. Το πιο σταθερό αλκένιο είναι γνωστό ως προϊόν Zaitsev ενώ το λιγότερο σταθερό αλκένιο είναι γνωστό ως προϊόν Hofmann. Το προϊόν Hofmann είναι επίσης γνωστό ως προϊόν Anti-Zaitsev. Το παρακάτω σχήμα προσφέρει μια εις βάθος περιγραφή των λειτουργιών που εκτελέστηκαν στο Βήμα 2.

Βήμα 3 της Εξάλειψης Hofmann

Στο Βήμα 2 είδαμε πώς κατά τη διάρκεια της χημικής αντίδρασης παρήχθησαν ένα αλκένιο και μια αμίνη. Θεωρήσαμε το λιγότερο σταθερό Αλκένιο ως το κύριο προϊόν της αντίδρασης αφού αυτή η χημική αντίδραση ακολουθεί τον κανόνα Hoffmann. Το αποτέλεσμα της αντίδρασης εξάλειψης Hofmann ορίζεται από τις στερικές επιδράσεις της μεγάλης αποχωρούσας ομάδας και της αλκυλικής αλυσίδας. Οι NH2– και NR2– είναι πολύ φτωχές αποχωρούσες ομάδες (και οι δύο ανιονικές), αλλά το NR3 είναι πολύ καλύτερο (ουδέτερο). Συγκρίνετε αυτό με -OH και H2O στην αφυδάτωση των αλκοολών.

Χρήσεις της εξάλειψης Hofmann

Δεδομένου ότι η εξάλειψη Hofmann παράγει ένα λιγότερο σταθερό αλκένιο, το αλκένιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολλών τελικών προϊόντων όπως Αλκάνια και Αλκίνια. Η κύρια εφαρμογή της αντίδρασης εξάλειψης Hofmann είναι στο φαρμακευτικό πεδίο για την παραγωγή πολλών διαφορετικών τελικών προϊόντων. Μεταξύ άλλων, η αντίδραση εξάλειψης Hofmann παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στην παραγωγή ανθρανιλικού οξέος, στην παραγωγή γλυκαντικών παραγόντων και, κυρίως, στην παραγωγή βενζολίου.

Συμπέρασμα

Περιγράψαμε εν συντομία την Αντίδραση Εξάλειψης Hofmann. Στο θέμα Εισαγωγή, εξετάσαμε πρώτα ένα σύντομο ιστορικό του The Hofmann Elimination και, στη συνέχεια, προχωρήσαμε στην περιγραφή αυτής της αντίδρασης λεπτομερώς.

Στη συνέχεια, εξηγήσαμε λεπτομερώς το πρώτο βήμα του The Hofmann Elimination. Στο πρώτο βήμα, είδαμε τι συμβαίνει όταν το οξείδιο του αργύρου και τα άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου θερμαίνονται μαζί στο νερό. Στο βήμα 2, προχωρήσαμε περαιτέρω στην αντίδραση και είδαμε ότι παρήχθη μια αμίνη και ένα αλκένιο. Παρατηρήσαμε ότι λόγω του Κανόνα του Hofmann, το λιγότερο σταθερό Αλκένιο θεωρήθηκε το κύριο προϊόν αυτής της αντίδρασης.

Στη συνέχεια είδαμε το τρίτο και τελευταίο βήμα του The Hofmann Elimination Reaction. Μετά από αυτό, είδαμε αρκετές σημαντικές χρήσεις αυτής της αντίδρασης στην καθημερινή μας ζωή. Είδαμε ότι αυτή η αντίδραση είναι πολύ σημαντική για την παραγωγή πολύ δημοφιλών χημικών ουσιών όπως το βενζόλιο.