OTRZYMYWANIE AMIDÓW Z KWASÓW KARBOKSYLOWYCH

     Bazą surowcową do otrzymywania amidów kwasów karboksylowych są kwasy karboksylowe bądź ich pochodne: chlorki kwasowe, bezwodniki, estry oraz amoniak lub aminy I i II-rzędowe.

REAKCJA KWASU Z AMONIAKIEM LUB AMINĄ I PIROLIZA ODPOWIEDNICH SOLI AMONOWYCH LUB AMONIOWYCH

R = alkil, R'= alkil lub aryl

     W reakcji tej, mieszaninę substratów ogrzewa się w temperaturach powyżej 100°C. Wymagane jest długotrwałe ogrzewanie, ponieważ w pierwszym etapie powstaje sól, która dopiero podczas ogrzewania ulega odwodnieniu do amidu. Z powodu wysokiej temperatury metoda ta jest stosowana tylko do syntezy prostych związków, tolerujących takie warunki reakcji.

REAKCJA KWASU Z MOCZNIKIEM

R = alkil

     Metoda ta polega na ogrzewaniu odpowiedniego kwasu z mocznikiem w podwyższonej temperaturze, na ogół powyżej 150°C.
W czasie reakcji powstaje również kwas karbaminowy (NH2CO2H), który rozpada się od razu na dwutlenek węgla i amoniak:

     Wydzielający się amoniak może tworzyć z kwasem ponownie sól amonową, która w warunkach reakcji rozkłada się do amidu.

Postulowany jest także inny schemat przebiegu tej reakcji, któremu towarzyszy utworzenie polimerowych produktów. Według tego schematu, obok amidu tworzy się kwas cyjanowy, który w warunkach reakcji ulega polimeryzacji:

R= alkil

     Podawane są różne warunki prowadzenia reakcji kwasu z mocznikiem, np. znaczne zakresy temperatur, stosunków molowych i różne czasy reakcji, a także stosowane są różne metody oczyszczania produktu.
Metodę tą stosuje się głównie do otrzymywania amidów niepodstawionych.

REAKCJA KWASU Z AMINĄ WOBEC DIIMIDU

     Metoda ta stosowana jest wówczas, gdy substraty i produkty mają złożoną budowę, a ich własności chemiczne uniemożliwiają stosowanie ostrych warunków reakcji. Tak jest np. w przypadku związków biologicznie aktywnych.

R= alkil, R'= alkil, aryl

     Reakcję tą prowadzi się w łagodnych warunkach (temperatura pokojowa), a uzyskiwane wydajności amidów kwasowych są bardzo dobre.

OTRZYMYWANIE AMIDÓW Z HALOGENKÓW ACYLOWYCH

R= alkil,

     W metodzie tej wprowadza się chlorek acylowy do dobrze mieszanego, wodnego, stężonego roztworu amoniaku chłodzonego w mieszaninie oziębiającej.

Reakcję tą, także przeprowadza się w acetonie wobec octanu amonu w temperaturze pokojowej. Biorąc do reakcji zamiast amoniaku aminy pierwszo- lub drugorzędowe otrzymuje się odpowiednio amidy mono- i dipodstawione:

R = alkil, R', R''= alkil, aryl

     Reakcje te wymagają co najmniej dwóch równoważników aminy, ponieważ jeden równoważnik zużywa się do tworzenia soli z chlorowodorem powstającym w reakcji.
To marnotrawstwo, szczególnie w przypadku cennych amin, jest oczywistym mankamentem tej metody. Aby ominąć ten problem, można dodać do środowiska reakcji jeden równoważnik wodorotlenku sodu, który zobojętni powstający chlorowodór.
W reakcjach z chlorkiem acylowym aminy trzeciorzędowe nie mogą być stosowane, ponieważ nie dają one trwałych produktów. Stosuje się je natomiast do wiązania wydzielającego się chlorowodoru zamiast wodorotlenku sodu, unikając w ten sposób usuwania reagenta (aminy I lub II- rzędowej) ze środowiska reakcji.

OTRZYMYWANIE AMIDÓW Z BEZWODNIKÓW KWASOWYCH

     Reakcje te prowadzi się w sposób analogiczny jak te opisane w pkt „otrzymywanie amidów z halogenków alkilowych”, z tym że czynnikiem acylującym jest bezwodnik kwasowy.
W reakcji z amoniakiem (amonoliza, acylowanie amoniaku) otrzymujemy amidy niepodstawione i odpowiednie sole amonowe kwasu:

R = alkil

Działając na bezwodnik aminą pierwszo- i drugorzędową otrzymamy odpowiednio amid mono i dipodstawiony, oraz sole amoniowe odpowiednich kwasów:

R = alkil, R', R''= alkil, aryl

     Bezwodniki kwasowe są mniej energicznymi odczynnikami acylującymi od chlorków acylowych, stąd reakcje acylowania bezwodnikami są stosunkowo wolne i łatwiejsze do kontrolowania niż reakcje acylowania chlorkami.

OTRZYMYWANIE AMIDÓW Z ESTRÓW

     Estry są dogodnymi odczynnikami do acylowania amoniaku oraz amin:

R = alkil, R', R''= alkil, aryl

     Reakcje te prowadzi się zwykle poprzez wprowadzenie amoniaku lub wolnej aminy, w temperaturze pokojowej lub podwyższonej, do roztworów estrów w odpowiednim alkoholu (zwykle etanolu).

OTRZYMYWANIE AMIDÓW Z NITRYLI

     Metoda ta wykorzystywana jest jedynie do otrzymywania amidów niepodstawionych:

R = alkil

     Amidy można otrzymać w wyniku hydrolizy nitryli wobec stężonego kwasu solnego, 85% kwasu siarkowego lub kwasu polifosforowego.
Hydrolizę można także przeprowadzić w środowisku zasadowym (np. NaOH), lub wobec wymieniaczy jonowych o charakterze zasadowym. Reakcje te wymagają podwyższonej temperatury. Prowadzenie reakcji w powyższy sposób wiąże się z ryzykiem hydrolizy otrzymanego amidu do soli amoniowych lub kwasu. Dużo lepsze wydajności otrzymuje się prowadząc reakcję nitryli z 30% H₂O₂ w środowisku zasadowym w temperaturze około 50°C.

OTRZYMYWANIE AMIDÓW W REAKCJI PRZEGRUPOWANIA BECKMANNA

     Jest to metoda syntezy amidów polegająca na przegrupowaniu oksymów:

R = alkil

     Jednym ze sposobów wykonania tej reakcji jest ogrzewanie oksymu z kwasem silnie protonującym, np. siarkowym.
Reakcja ta znajduje ważne zastosowanie przemysłowe tj. do otrzymywania kaprolaktamu:

Z którego dalej otrzymuje się poliamidy, itp.

\

Otrzymywanie estrów

 Podstawowa reakcja otrzymywania estrów polega na reakcji alkoholu z kwasem:

     Reakcja ta jest reakcją odwracalną i równowagową, a co za tym idzie aby uzyskać jak największą konwersje substratów trzeba zastosować odpowiednie warunki lub też uciekać się do innych metod otrzymywania estrów.
     Na równowagę procesu można wpływać na 2 sposoby:

• poprzez odprowadzanie jednego z produktów (najczęściej wody),

• przez nadmiar jednego z substratów, co zgodnie z prawem działania mas powinno "przesunąć" równowagę procesu w prawo.

     Drugą metodą zyskania większej konwersji jest zastosowanie metod nieodwracalnych takich jak np.:

• reakcja bezwodnika kwasowego z alkoholem

• reakcja halogenku kwasowego z alkoholem

• reakcja soli kwasu z halogenkiem alkilowym

• reakcja ketenu z alkoholem

     Estry można także otrzymywać w innej równowagowej reakcji którą jest tzw. transestryfikacja stosowana czasami do zastąpienia grupy alkoholanowej w estrze.

     Reakcji tej ulegają wszystkie estry jednakże podstawieniem najłatwiej ulegają alkohole III rzędowe przez alkohole II rzędowe i alkohole II rzędowe przez alkohole I rzędowe.

5