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Adición de amoníaco, aminas y derivados a aldehídos y cetonas

Si el oxígeno de un alcohol es capaz de ceder electrones a un grupo C=O, el nitrógeno del amoníaco y de las aminas lo será todavía más porque es menos electronegativo que el oxígeno.

Adición de derivados de nitrógeno a aldehídos y cetonas▶ Ver el vídeo en YouTube

Amoníaco y aminas primarias

Un aldehído o cetona se condensa con amoníaco, una alquilamina o con una anilina primaria para dar una imina. El término condensación implica la pérdida de una molécula de agua. Las iminas contienen un enlace doble C=N y son compuestos en general estables, sobre todo si el C=N está conjugado con un anillo aromático. El doble enlace C=N puede ser objeto de ataque nucleófilo de forma análoga al C=O.

Formación de una imina a partir de un carbonilo y una amina primaria a través del hemiaminal; aparato Dean-Stark para retirar el agua

La reacción se suele combinar con una reducción «in situ», con lo que se obtiene una nueva amina y el proceso se denomina aminación reductora de aldehídos y cetonas. Mira un par de ejemplos con dos reductores diferentes:

Aminación reductora del meta-nitrobenzaldehído: con NH₃ y H₂/Ni (se reduce también el nitro) y con metilamina y NaBH₃CN

En los ejemplos anteriores el «protagonista» es el aldehído y el «actor secundario» el amoníaco o la amina. Pero este concepto puede ser utilizado «del revés»: puede ser un modo de metilar una amina («actor principal») con un aldehído tan pequeño como el formaldehído («actor secundario»). Mira un ejemplo:

Metilación de la ciclopentilamina por aminación reductora con formaldehído y NaBH₃CN

Si quieres introducir un metilo ¡y solo uno! en una amina, este es el mejor método: la aminación reductora.

Pincha aquí para recordar los problemas que tenía la alquilación de aminas con haluros de alquilo.

Aminas secundarias

Adición de una amina secundaria a un carbonilo hasta el hemiaminal

Con una amina secundaria, el producto (hemiaminal) no tiene hidrógenos en el nitrógeno que poder perder. La pérdida de agua se produce entonces con la intervención de un hidrógeno en posición α al grupo carbonilo original. Se forma así una enamina, es decir, una amina unida a un enlace C=C. ¿No se parece mucho una enamina a un enolato capturado?

Pérdida de agua del hemiaminal con un hidrógeno en α: enamina

Hidroxilamina

Formación de una oxima a partir de un carbonilo e hidroxilamina

La reacción es totalmente análoga a la que se produce con aminas primarias, solo que el producto final, al tener un grupo OH sobre el nitrógeno, recibe el nombre especial de oxima.

Hidracinas

Formación de una hidrazona a partir de un carbonilo y una hidracina

La reacción es totalmente análoga a la que se produce con aminas primarias, solo que el producto final, al tener un grupo amina sobre el nitrógeno, recibe el nombre especial de hidrazona.

Cuando las hidrazonas se tratan con hidróxido se observa el burbujeo de nitrógeno y la desaparición del doble enlace.

El proceso global aldehído/cetona + hidracina + medio básico constituye un método de reducción total del grupo C=O a CH2: la reducción de Wolff-Kishner.

Lleva el nombre de Ludwig Wolff y Nikolái Kishner, que la descubrieron por separado: Kishner la publicó en 1911 y Wolff, en 1912.

Mecanismo de la reducción de Wolff-Kishner de la butirofenona a butilbenceno: hidrazona, desprotonaciones, pérdida de N₂ y protonación