تخليق غابرييل بالفثاليميد: الآلية والقيود وأسئلة JEE/NEET
إجابة مختصرة: ينزع KOH بروتون الفثاليميد (قيمة pKa للرابطة N–H ≈ 8.3)، ثم يُؤلكَل الأنيون بهاليد ألكيل أولي (SN2)، ويحرّر الهيدرازين (أو التحلل المائي) الأمين الأولي. ولأن N-ألكيل فثاليميد لا يمكن ألكلته مرة أخرى، لا يتكوّن أمين ثانوي أو ثالثي.
ما تخليق غابرييل بالفثاليميد؟
تعطي الأمونيا وهاليدات الألكيل خليطًا من الأمينات الأولية والثانوية والثالثية وأملاح الأمونيوم الرباعية. ويتجنب تخليق غابرييل ذلك باستخدام الفثاليميد بوصفه NH2 محميًا لا يقبل إلا مجموعة ألكيل واحدة.
يرسم القالب نزع البروتون والألكلة SN2 والهجوم الأول للهيدرازين. افتحه لتستبدل ببروميد البنزيل هاليدًا أوليًا آخر.
التفاعل في لمحة
| مادة البدء | الفثاليميد (بنزين-1،2-ثنائي كربوكسيميد) |
|---|---|
| الخطوة 1 | KOH (في الإيثانول) ← فثاليميد البوتاسيوم |
| الخطوة 2 | R–X (ميثيل، أولي؛ SN2) ← N-ألكيل فثاليميد |
| الخطوة 3 | N2H4 (إنغ–مانسكي) أو H3O+/OH− ← R–NH2 |
| يعطي | أمينات أليفاتية أولية نقية فقط |
الآلية خطوة بخطوة
- نزع البروتون. ينزع الهيدروكسيد بروتون N–H. ويستقر الأنيون بانتشار الشحنة على ذرتي أكسجين الكربونيل، ولهذا يكون الفثاليميد حمضيًا.
- الألكلة على N (SN2). تهاجم ذرة نيتروجين الإيميد ذرة كربون هاليد الألكيل من الخلف، فتزيح البروميد. ولا يبقى في الناتج N-ألكيل فثاليميد أي رابطة N–H.
- التحلل بالهيدرازين. يهاجم الهيدرازين مجموعة كربونيل واحدة (إضافة–حذف)، ثم الأخرى داخل الجزيء. يُطرد فثال هيدرازيد السداسي الحلقة ويتحرر الأمين الأولي.
كل خطوة في القالب مدقّقة إلكترونًا بإلكترون: الأسهم المنحنية تعطي البنى المرسومة تمامًا. افتحه في MolDraw لتتبّع الأسهم خطوة بخطوة.
أمثلة محلولة
- بروميد البنزيل ← البنزيل أمين. مثال القالب.
- بروميد الإيثيل ← الإيثيل أمين. يصلح أي هاليد ميثيل أو هاليد أولي.
- برومو أسيتات الإيثيل ← الغلايسين. تحضّر صيغ غابرييل–المالونيك الأحماض α-الأمينية.
- غير ممكن: الأنيلين، وثالثي بيوتيل أمين. هاليدات الأريل لا تخضع لـ SN2، والهاليدات الثالثية تعاني حذفًا بدلًا من ذلك.
أسئلة تدريبية لامتحانات JEE وNEET
س1. أي أمين لا يمكن تحضيره بتخليق غابرييل بالفثاليميد؟
اعرض الإجابة
الأنيلين — الكلوروبنزين لا يخضع لـ SN2 مع أنيون الفثاليميد.
س2. لماذا يكون الفثاليميد حمضيًا؟
اعرض الإجابة
لأن الرابطة N–H محاطة بمجموعتي C=O، فتستقر القاعدة المرافقة بالرنين. — قيمة pKa ≈ 8.3، لذا ينزع KOH بروتونه كليًا.
س3. لماذا لا يعطي تخليق غابرييل إلا أمينات أولية؟
اعرض الإجابة
لأن N-ألكيل فثاليميد لا يحوي رابطة N–H ونيتروجينه ليس نيوكليوفيليًا، فلا يمكن أن تحدث ألكلة ثانية. — بخلاف NH3 + R–X.
س4. أي كاشف يحرّر الأمين في ظروف معتدلة؟
اعرض الإجابة
N2H4 — يعطي التحلل بالهيدرازين (إنغ–مانسكي) الأمين وفثال هيدرازيد.
أخطاء شائعة
- محاولة تحضير أمينات أروماتية — الألكلة من نوع SN2.
- استخدام هاليدات ثانوية أو ثالثية: الثانوية تتفاعل بصعوبة، والثالثية تعاني حذفًا.
- نسيان خطوة التحرير النهائية (الهيدرازين أو التحلل المائي).
حرّر هذه الآلية في MolDraw
- انقر على افتح في MolDraw. يُفتح المحرر والشكل الكامل على لوحة الرسم: التفاعل الكلي، وكل خطوة مرقّمة، والنقاط الأساسية.
- كل شيء بنية عادية. غيّر مستبدِلًا، أو أعد تلوين الذرات، أو حرّك سهمًا، وتبقى الأسهم مرتبطة بذراتها.
- نزّله بصيغة PNG أو SVG أو PDF، أو انسخه إلى ملاحظاتك أو شرائحك.
- الشكل نفسه موجود في المحرر ضمن Templates ← Schemes ← Name reactions.
أسئلة وأجوبة
ما ناتج تفاعل فثاليميد البوتاسيوم مع هاليد ألكيل؟
N-ألكيل فثاليميد، الذي يعطي الأمين الأولي بعد التحلل بالهيدرازين أو التحلل المائي.
ما الناتج الثانوي للتحلل بالهيدرازين؟
فثال هيدرازيد (2،3-ثنائي هيدروفثالازين-1،4-ثنائي أون).
هل تخليق غابرييل من نوع SN1 أم SN2؟
SN2: تعمل هاليدات الميثيل والهاليدات الأولية على أفضل وجه.