Hofmann-bromamidereactie: mechanisme, isocyanaatstap en JEE/NEET-vragen
Kort antwoord: een primair amide R–CONH2 geeft met Br2 en NaOH het primaire amine R–NH2, met één koolstofatoom minder. Het amide wordt N-gebromeerd, het anion lagert om tot een isocyanaat (R verhuist van C naar N terwijl Br− vertrekt) en het isocyanaat wordt gehydrolyseerd en verliest CO2.
Wat is de Hofmann-bromamidereactie?
De Hofmann-bromamidereactie (Hofmann-afbraak of Hofmann-omlegging) is de standaardmanier om een koolstofketen met één koolstofatoom in te korten en tegelijk een primair amine te maken. Ze is geliefd bij JEE en NEET, omdat het product verrassend lijkt tot je de isocyanaatstap kent.
Het MolDraw-sjabloon tekent alle zeven stappen voor acetamide → methylamine. Open het en verander de methylgroep in een fenylgroep om benzamide → aniline te zien.
De reactie in één oogopslag
| Substraat | Primair amide, R–CONH2 |
|---|---|
| Reagentia | Br2 + 4 NaOH (waterig), verwarmd |
| Belangrijkste intermediair | Isocyanaat, R–N=C=O |
| Product | R–NH2 (één C minder) + Na2CO3 |
| Vergelijking | RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O |
Mechanisme stap voor stap
- Deprotonering. Hydroxide verwijdert een N–H-proton van het amide.
- N-bromering. Het amide-anion valt Br2 aan, waarbij het N-broomamide en bromide ontstaan.
- Tweede deprotonering. De overgebleven N–H is nu zuurder (Br en C=O trekken elektronendichtheid weg); hydroxide verwijdert hem.
- Omlegging tot het isocyanaat. In één stap verhuist de groep R van koolstof naar stikstof, terwijl bromide vertrekt en het vrije elektronenpaar van N de C=N vormt: R–N=C=O. De migrerende groep behoudt zijn configuratie.
- Hydroxide addeert aan het isocyanaat. Aanval op het centrale koolstofatoom geeft een carbamaatachtig anion.
- Protonoverdracht. De negatieve lading verplaatst zich naar zuurstof: een carbamaat (zout van carbaminezuur).
- Decarboxylering. CO2 gaat verloren (in base als carbonaat) en water protoneert het stikstofatoom, waarbij het amine ontstaat.
Elke stap in het sjabloon is elektron voor elektron gecontroleerd: de gebogen pijlen leveren precies de getekende structuren. Open het in MolDraw om de pijlen stap voor stap te volgen.
Uitgewerkte voorbeelden
- Acetamide → methylamine. CH3CONH2 → CH3NH2.
- Benzamide → aniline. C6H5CONH2 → C6H5NH2 — een gangbare route naar aromatische aminen.
- Propaanamide → ethylamine. CH3CH2CONH2 → CH3CH2NH2.
- Stereochemie blijft behouden. (S)-2-methylbutaanamide geeft (S)-butaan-2-amine: het migrerende koolstofatoom behoudt zijn configuratie (en hier ook zijn CIP-aanduiding).
Oefenvragen voor JEE en NEET
V1. Propaanamide met Br2/NaOH geeft:
Antwoord tonen
Ethylamine — één koolstofatoom minder: het carbonylkoolstofatoom gaat verloren als CO2.
V2. Hoeveel mol NaOH wordt er per mol amide verbruikt?
Antwoord tonen
4 — RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O.
V3. Welk intermediair ontstaat bij de Hofmann-bromamidereactie?
Antwoord tonen
Isocyanaat — R–N=C=O, gevormd in de omleggingsstap.
V4. Welk amide geeft aniline?
Antwoord tonen
Benzamide, C6H5CONH2 — de fenylgroep migreert naar stikstof.
Veelgemaakte fouten
- Het carbonylkoolstofatoom in het product laten staan — het amine heeft één koolstofatoom minder.
- Een secundair amide (R–CONHR′) gebruiken: dat heeft geen tweede N–H en reageert niet.
- Een carbokation tekenen voor de migratie — de verschuiving verloopt gelijktijdig met het vertrek van Br−.
- Vergeten dat de migrerende groep zijn stereochemie behoudt.
Dit mechanisme bewerken in MolDraw
- Klik op Openen in MolDraw. De editor opent met de hele figuur op het canvas: de totaalreactie, elke genummerde stap en de belangrijkste punten.
- Alles is een gewone structuur. Verander een substituent, kleur atomen opnieuw of verplaats een pijl: de pijlen blijven aan hun atomen vastzitten.
- Download het als PNG, SVG of PDF, of kopieer het naar je aantekeningen of dia's.
- Dezelfde figuur staat in de editor onder Templates → Schemes → Name reactions.
Vragen en antwoorden
Waarom heet het een afbraak?
De koolstofketen wordt één koolstofatoom korter: het carbonylkoolstofatoom vertrekt als CO₂.
Wat is het verschil tussen de Hofmann-bromamidereactie en de Hofmann-eliminatie?
De bromamidereactie zet amiden om in aminen. De Hofmann-eliminatie zet quaternaire ammoniumhydroxiden om in het minst gesubstitueerde alkeen.
Welke verwante reacties verlopen via hetzelfde isocyanaat?
De Curtius-omlegging (acylaziden) en de Lossen-omlegging (hydroxamzuren).