АМИНЫ
- Классификация, изомерия, номенклатура.
- Алифатические амины.
- Енамины.
- Ароматические амины.
Амины можно рассматривать как производные аммиака, в котором атомы водорода замещены на углеводородные радикалы.
Классификация, изомерия, номенклатура
В зависимости от числа углеводородных радикалов, связанных с атомом азота, различают первичные, вторичные и третичные амины, а также четвертичные аммониевые соли.
RNH2 | RR/NH | RR/R//N | RR/R// R///N+X- |
первичные амины | вторичные амины | третичные амины | четвертичные аммониевые соли |
По типу гибридизации атома углерода, связанного с азотом выделяют следующие группы аминов.
- Соединения со связью .
К этой группе относятся алкиламины, а также алкенил- и алкиниламины, в которых кратная связь удалена от атома азота. Их объединяют под названием алифатические амины. В состав этой группы входят также циклические амины, содержащие атом азота в цикле, которые являются гетероциклическими соединениями.
- Соединения со связью .
К этой группе принадлежат производные алкенов с атомом азота у атома углерода, образующего двойную связь – енамины (виниламины)и амины, содержащие атом азота, связанный с ароматическим кольцом - ароматические амины (ариламины).
|
|
Названия аминов образуют, добавляя к слову амин названия связанных с атомом азота углеводородных радикалов.
В другом варианте номенклатуры за основу названия принимают название родоначальной структуры (самой длинной углеродной цепи, непосредственно связанной с атомом азота) с добавлением суффикса “амин”.
В этом случае вторичные и третичные амины называют как N-замещенные производные первичных аминов.
Если молекула содержит другие функциональные группы, обозначаемые в суффиксе, то аминогруппу обозначают префиксом “амино”.
Названия диаминов образуют от названий соответствующих двухвалентных радикалов или названия родоначальной структуры с добавлением суффикса “диамин”.
Многие ароматические амины имеют тривиальные названия.
Циклические амины называют, используя номенклатуру гетероциклических соединений или, добавляя к названию двухвалентного углеводородного радикала суффикс “имин”.
Для аминов характерна изометрия углеродного скелета, изомерия положения аминогруппы и изомерия между первичными, вторичными и третичными аминами.
Алифатические амины
Методы получения.
1) Алкилирование аммиака и аминов.
Аммиак взаимодействуют с алкилгалогенидами RX и другими алкилирующими реагентами (алкилсульфатами, диалкилсульфатами) с образованием на первой стадии соли алкиламмония, которая в равновесной реакции с избытком аммиака дает алкиламин. Алкиламин далее вступает в реакцию c алкилгалогенидом с образованием продукта диалкилирования и т.д. Таким образом последовательно образуются триалкиламин и соль тетраалкиламмония.
|
|
Реакция используется в основном для синтеза третичных аминов и тетраалкиламмониевых солей, так как первичные и вторичные амины, будучи более сильными нуклеофилами, чем аммиак, реагируют далее, сами предпочтительно атакуя субстрат. Приемлемые выходы первичных аминов получают при использовании большого избытка аммиака, а вторичных аминов – при большом избытке первичного амина.
Спирты алкилируют аммиак и амины в присутствии катализаторов дегидратации (Al2O3, SiO2) при 300-5000C. В этом случае также образуется смесь продуктов моно-, ди- и триалкилирования.
Метод используется для получения низших алифатических аминов в промышленности.
2) Синтез первичных аминов по Габриэлю
Алкилирование фталимида калия алкилгалогенидами с последующим щелочным гидролизом или гидразинолизом N-алкилфталимида позволяет получать первичные амины без примеси вторичных и третичных. Лучше использовать протекающий в мягких условиях гидразинолиз, приводящий к образованию не растворимого в реакционной среде циклического гидразида.
3) Восстановление азотсодержащих органических соединений.
Нитрилы при восстановлении дают первичные амины. В промышленности процесс осуществляют путем каталитического гидрирования.
В препаративных целях используют восстановление алюмогидридом лития.
Введение цианогруппы (например, путем нуклеофильного замещения) и ее восстановление – синтетический прием, позволяющий нарастить углеродную цепь на один атом С.
Амиды карбоновых кислот восстанавливаются до аминов алюмогидридом лития. Из соответствующих амидов могут быть получены первичные, вторичные и третичные амины.
Восстановление азотсодержащих производных альдегидов и кетонов – оксимов и гидразонов – дает возможность превращения карбонильных соединений в первичные амины.
Для восстановления используют каталитическое гидрирование, комплексные гидриды металлов (LiAlH4).
Нитросоединения могут быть восстановлены до первичных аминов.
В качестве восстановителей чаще всего используют металл (Fe, Zn, Sn) и кислоту; алюмогидрид лития. В алифатическом ряду метод не находит широкого применения из-за ограниченной доступности алифатических нитросоединений по сравнению с ароматическими.
Восстановление азидов дает первичные амины.
Исходные азиды легко могут быть получены из алкилгалогенидов или сульфонатов путем нуклеофильного замещения.
4) Восстановительное аминирование карбонильных соединений.
Взаимодействие альдегидов и кетонов с аммиаком в присутствии восстановителя приводит к первичным аминам.
При использовании вместо аммиака первичного амина продуктом реакции будет вторичный амин.
Процесс протекает через промежуточное образование имина с его последующим восстановлением в амин.
Восстановительное аминирование с использованием в качестве восстановителя муравьиной кислоты называют реакцией Лейкарта-Валлаха. В качестве реагентов можно использовать формиат аммония или соответствующие соли аминов.
5) Синтез аминов путем перегруппировок.
Перегруппировка Гофмана:
RCONH2 + Br2 + 2NaOH ® RNH2 + 2NaBr + CO2 + H2O
Перегруппировка Курциуса:
Реакции подробно рассмотрены ранее (см. лек. №36) В результате образуются первичные амины без примеси вторичных и третичных. При этом происходит укорочение углеродной цепи на один атом С.