Alchilarea amoniacului. Acilarea și alchilarea aminelor

2. Acilarea și alchilarea aminelor

Aminele terțiare diferă de aminele primare și secundare prin absența atomilor de hidrogen deplasabili legați de azot. Această diferență este evidentă sub acțiunea agenților de acilare și alchilare; amidele substituite sunt obținute de obicei din aminele primare și secundare în timpul acilării, în timp ce aminele terțiare sunt izolate în stare neschimbată după adăugarea de apă sau alcalii apoase. Atomii de hidrogen din grupa amino a aminelor primare și secundare pot fi înlocuiți în anumite condiții cu un radical alifatic sau aromatic sau cu resturi -CONH2, -C1, -Br și -NO2. Aceste reacții sunt discutate pe scurt mai jos.

Acilare

Metodele utilizate pentru acilare pot fi în general împărțite în următoarele grupe: încălzirea aminelor cu acizi, reacția aminelor cu cloruri acide, bromuri sau anhidride acide și reacția aminelor cu esteri, sau chiar cu amide acide, ceea ce dă de obicei rezultate mai proaste.

Prima dintre aceste metode constă în încălzirea aminei cu un exces de acid carboxilic corespunzător.

Omologii superiori ai acetanilidei sunt obținuți într-un mod similar. Această metodă este adesea folosită pentru identificarea acizilor monobazici. Este interesant de observat că acidul formic este mult mai ușor transformat în formamide substituite decât omologii săi prin această metodă. Formanilida se formează cu uşurinţă prin încălzirea acidului formic apos 50% cu anilină.

Pentru acetilarea aminelor, se recomandă, de asemenea, utilizarea acidului tioacetic. Avantajul acestei metode este că acetilarea anilinei și a omologilor săi are loc în acest caz la rece. Reacția are loc cu eliberarea de hidrogen sulfurat.

O modalitate mai convenabilă și mai comună de a obține amine acilate este utilizarea clorurilor sau anhidridelor acide. Clorura acidă reacţionează cu un exces de amină pentru a forma un derivat acilat şi sarea acidului clorhidric a aminei.

Separarea sării acidului clorhidric de derivatul de amină acilat se bazează pe solubilitatea lor diferită. De obicei, reacția este efectuată într-un solvent în care sarea aminei este insolubilă. În plus, dacă amina acilată este insolubilă în apă, sarea acidului clorhidric poate fi îndepărtată cu ușurință prin spălarea amestecului de reacție cu apă.

Dacă clorura acidă este relativ rezistentă la acțiunea apei și a alcalinei apoase reci, introducerea grupării acil poate fi efectuată conform metodei lui Schotten și Baumann. Amina este suspendată în soluție apoasă alcalină de aproximativ 10% și tratată cu clorură acidă, luată de 1,25-1,5 ori împotriva teoriei. În acest caz, amestecul de reacție este agitat sau agitat până când cea mai mare parte a clorurii acide a reacționat. Excesul de clorură acidă se descompune prin încălzirea ușoară a amestecului de reacție. Derivatul acil puţin solubil format este filtrat, spălat cu apă până când alcaliul este complet îndepărtat şi recristalizat dintr-un solvent adecvat. Este important ca în timpul reacției, soluția apoasă să aibă întotdeauna o reacție alcalină. Această metodă a fost aplicată cu succes clorurilor de acid aromatic, acizilor arilsulfonici și acidului piro-mucos. Trebuie remarcat faptul că derivații sulfonil ai aminelor primare sunt solubili în alcalii, în timp ce derivații sulfonil ai aminelor secundare sunt insolubili. Aceasta este baza pentru recunoașterea și separarea aminelor primare și secundare.

Alte metode de acilare includ acțiunea unei cloruri acide asupra unei soluții eterice a unei amine cu carbonat de potasiu suspendat în ea, precum și acilarea în piridină.

Pentru acetilarea aminelor aromatice primare în condiții de laborator, este recomandabil să se utilizeze anhidridă acetică. Reacția dintre anhidrida acetică și anilină sau omologii săi se desfășoară foarte ușor și este de obicei realizată prin adăugarea de anhidridă acetică la un amestec de amine cu aproximativ de 5 ori volumul de apă. În timpul reacției, căldura este eliberată și amestecul se îngroașă rapid datorită eliberării derivatului de acetil. Dacă amina are o greutate moleculară relativ mare, este de obicei mai convenabil să se amestece baza cu acid acetic diluat înainte de a adăuga anhidridă acetică. Utilizarea alcoolului ca solvent în acetilarea la rece a aminelor cu anhidridă acetică are avantajul că excesul de anhidridă poate fi îndepărtat cu ușurință prin evaporare de 1-2 ori cu alcool. Acetilarea cu anhidridă acetică într-un mediu apos sau alcoolic nu dă rezultate satisfăcătoare cu amine aromatice primare care conțin substituenți negativi în nucleu.

Metoda de acetilare de mai sus are avantajul că nu se observă formarea derivaților de diacetil, care are loc atunci când se utilizează anhidridă acetică nediluată, de exemplu, prin încălzirea a 10 g de anilină cu 40 g de anhidridă acetică timp de 1 oră, produsul de reacție este un amestec care conține 10 g diacetilanilină și 5,6 g acetanilid18. Prezenţa substituenţilor, de exemplu -CH3, -NO2, -C1, -Br, în poziţia o faţă de gruparea amino favorizează formarea derivaţilor diacetil. Încălzirea o-toluidinei cu de 4 ori greutatea anhidridei acetice sub reflux dă diacetil-o-toluidină cu un randament excelent.

Prezența unei grupări nitro în nucleul unei amine aromatice și, într-o măsură mai mică, a clorului sau a bromului încetinește reacția de acetilare la temperatura camerei. Acest fenomen devine deosebit de vizibil odată cu acumularea de grupuri negative în moleculă. Când o soluție de 2, 4, b-tribromanilină este lăsată în exces de anhidridă acetică la temperatura camerei timp de 2 săptămâni, nu se formează derivat de acetil. Prezența unei cantități mici de acid sulfuric concentrat catalizează foarte puternic procesul de acetilare, de la 1 la 2, 4, 6-tribromanilină în 20 g de anhidridă acetică în prezența a două picături de acid sulfuric concentrat la repaus timp de 10 minute. 2,4,6-tribromoacetanilida pură se obţine la temperatura camerei. Pentru a izola produsul, amestecul de reacție a fost turnat în apă.

Cel mai bun mod obţinerea derivaţilor acetil ai alcanilinelor inferioare constă în distilarea unui amestec de volume egale de amină şi anhidridă acetică; peste 200° derivatul acetil este distilat într-o stare destul de pură. Mulți dintre acești compuși cristalizează la răcire.

Aminele terțiare, datorită structurii lor, nu sunt capabile să formeze amide atunci când interacționează cu clorurile sau anhidridele acide. Totuși, ele pot da produse de adiție cu cloruri acide, care de obicei se descompun sub acțiunea apei pentru a forma amina inițială. De exemplu, produsul de adiție a 1 mol de piridină la 1 mol de clorură de acetil este transformat prin acțiunea alcoolului în clorhidrat de piridină și acetat de etil. Clorura de dialil formează, de asemenea, un produs de adiție la piridină. În plus, sunt descriși compuși care sunt formați prin interacțiunea clorurii de benzoil și clorurii de acetil cu trietilamină, piridină, dimetilanilină și alte câteva amine terțiare. Produșii de adiție ai trimetilaminei la arilsulfocloruri sunt relativ rezistenți la acțiunea apei și dau cloroplatinat și cloraurați.

Formarea derivaților de uree

Sărurile aminelor primare și secundare cu acid cianic izomerizează mai mult sau mai puțin ușor pentru a forma derivați substituiți de uree

RNH2HCNO --> RNHCONH2

Această reacție este analogă cu conversia cianului de amoniu în uree. Următoarele exemple ilustrează aplicarea acestei metode. Aminele primare și secundare reacționează ușor cu esterii izocianați pentru a forma derivați de uree. De obicei, în acest scop este utilizat un izocianat de fenil, care este încălzit cu o cantitate echimoleculară de amină într-un solvent non-hidroxil, cum ar fi eterul de petrol.

Este absolut necesar să se protejeze amestecul de reacție de umiditate și să se utilizeze numai solvent și amină complet anhidru, deoarece fenilizocianatul reacţionează cu apa pentru a forma difeniluree. Izocianatul de α-naftil este mai convenabil în acest sens decât izocianatul de fenil, deoarece este mai puțin sensibil la acțiunea apei și, prin urmare, se formează mai puține produse secundare nedorite în timpul reacției.

Izotiocianatul de fenil (ulei de muștar fenil) reacționează cu aminele într-un mod similar pentru a forma derivații de tiouree corespunzători. Această reacție este efectuată în aceleași condiții ca și cu fenilizocianatul.

Alchilarea aminelor primare și secundare

Înlocuirea succesivă a grupărilor alchil cu atomii de hidrogen localizați la azot în aminele primare duce la formarea aminelor secundare și terțiare. Introducerea grupărilor alchil se realizează cu ușurință prin tratarea aminei cu o halogenură de alchil sau sulfat de alchil adecvat. Compoziția produsului final de reacție depinde în mare măsură de cantitățile relative ale componentelor luate în reacție, precum și de condițiile experimentale și, de obicei, este foarte dificil să se obțină doar unul dintre posibilii derivați aminei în timpul alchilării și, prin urmare, a reacției. produsul, de regulă, este un amestec de amine secundare și terțiare împreună cu o cantitate semnificativă de amină primară nereacționată și adesea cu un amestec de sare de amoniu cuaternară. Obținerea unui amestec complex atunci când se utilizează halogenură de alchil este rezultatul formării de halogenură de hidrogen în reacție, care dă săruri cu amine în amestecul de reacție. Distribuția halogenurilor de hidrogen între amine depinde de bazicitatea lor relativă, cantitatea lor comparativă și, de asemenea, de solubilitatea sărurilor de amine în amestecul de reacție. În alchilarea aminelor aromatice, precipitatul rezultat conține de obicei o cantitate semnificativă de sare a aminei inițiale, iar amina alchilată rămâne în soluție, care reacționează în continuare cu halogenura de alchil. Astfel de dificultăţi pot fi depăşite, cel puţin într-o anumită măsură, prin efectuarea alchilării în prezenţa unor substanţe capabile să capteze halogenură de hidrogen rezultată, de exemplu, un carbonat de metal alcalin sau o sare bicarbonată. Pentru izolarea aminelor secundare, împreună cu metodele de mai sus, de obicei, cu excepția unor cazuri speciale, se folosește capacitatea aminelor secundare de a forma nitrozamine. Când nitrozaminele sunt reduse cu staniu și acid clorhidric sau când sunt încălzite cu acizi minerali, se obțin amine secundare pure. O altă metodă prin care este posibil să se obțină amine secundare cu randamente mult mai bune se bazează pe capacitatea derivaților metalici ai multor amide substituite de tip RCONHR de a reacționa cu halogenuri de alchil. Produsul de hidroliză al alchilării dă o amină secundară.

În acest scop, este convenabil să se utilizeze acetanilid și omologii săi. În plus, au fost utilizați și derivați de formil ai aminelor aromatice primare, precum și derivați de arilsulfonil ai aminelor primare.

O altă modalitate de a prepara omologii de metilanilină este de a încălzi o halogenură de alchil cu un exces mare de amină aromatică. La sfârșitul reacției, excesul de amină aromatică este precipitat prin adăugarea unei soluții apoase de clorură de zinc. Această metodă a fost utilizată pentru a prepara multe alchilaniline cu rezultate destul de satisfăcătoare. În același mod, pot fi obținute alchilaniline care conțin o grupare alchil terțiar. Sulfații de di-alchil pot fi utilizați și pentru alchilarea aminelor. Cu toate acestea, această metodă este de obicei limitată la utilizarea sulfatului de dimetil disponibil comercial. Alchilarea conform acestei metode se realizează într-un solvent indiferent sau în prezența unei alcalii apoase, ultima modificare fiind utilizată mai pe scară largă. Esterii acizilor arilsulfonici pot fi utilizați în locul dialchil sulfatilor. Alcoolii reacţionează cu sărurile aminelor aromatice primare la aproximativ 200° pentru a forma mono- şi dialchilarilamine. Această reacție are aplicații în industrie; pentru a obține metilanilina, un amestec de 55 de părți de clorhidrat de anilină și 16 părți de alcool metilic este încălzit la 180 °. Pentru a obține dimetilanilină, un amestec de 80 de părți de anilină, 78 de părți de alcool metilic și 8 părți de acid sulfuric este încălzit într-o autoclavă la 235°. În condiții de laborator, în loc de acid sulfuric, puteți folosi un alt catalizator, cum ar fi iodul. Un catalizator şi mai activ în această reacţie este un amestec de pulbere de cupru cu bromură de sodiu sau un amestec de săruri de cupru şi halogenură de sodiu.Aminele secundare pot fi obţinute şi prin reducere. Această reacție poate fi efectuată electrolitic, prin acțiunea prafului de zinc și hidroxidului de sodiu într-un mediu alcoolic sau acid formic.

Metoda noua obţinerea derivaţilor metil ai α- şi β-naftilaminelor a fost propusă de Rodionov şi Vvedensky. Pentru obţinerea derivaţilor mono- şi dimetilici se utilizează acţiunea esterului metilic al acidului p-toluensulfonic asupra aminei corespunzătoare.

O altă metodă interesantă de obținere a aminelor secundare se bazează pe interacțiunea azometinelor cu ioduri de alchil și se formează compuși care, la adăugarea de apă sau alcool, sunt împărțiți într-o amină secundară și aldehidă.

Arilarea aminelor primare și secundare

Introducerea unui reziduu aromatic în grupa amino este de obicei asociată cu unele dificultăți din cauza reactivității scăzute a halogenului în compușii aromatici. De exemplu, clorobenzenul și bromobenzenul nu reacționează cu anilina în condiții similare cu cele utilizate pentru prepararea etilanilinei. Cu toate acestea, în prezența bronzului de cupru sau a iodurii de cupru, această reacție decurge mai ușor.

Când aminele terțiare reacţionează cu ioduri de alchil, se formează săruri ale bazelor cuaternare de amoniu. Metoda generală pentru prepararea unor astfel de compuși este amestecarea ambelor componente, uneori într-un solvent adecvat. Reacția are loc la temperatura camerei sau când este încălzită conform schemei.

R""R"R"N + RHal -> R""R"R"RNHal

Reacția de formare a sărurilor bazelor cuaternare de amoniu este adesea folosită pentru a identifica aminele terțiare, iar iodura de metil are cea mai mare utilizare ca reactiv. De asemenea, se recomandă utilizarea esterului metilic al acidului p-toluensulfonic în acest scop. Următoarele sunt Termeni si Conditii Generale reacţii de obţinere a sărurilor acidului p-toluen-sulfonic ale bazelor cuaternare de amoniu.

R""R"R"N + RHal -> R""R"R"RNHal

În loc de halogenuri de alchil, pot fi utilizați sulfați de dialchil sau esteri alchilici ai acizilor sulfonici aromatici, prin care se obțin săruri de sulfat sau acid arilsulfonic ale bazelor de amoniu cuaternar corespunzătoare.

Sărurile bazelor cuaternare de amoniu se formează nu numai ca urmare a interacțiunii halogenurilor de alchil sau a esterilor acizilor sulfonici aromatici cu amidele terțiare, ci și prin acțiunea esterilor acidului iodoacetic asupra unor amine. Benzilpiperidina, aminele terțiare alifatice și chinolina intră în această reacție mai ușor decât altele. În unele cazuri, pentru a obține săruri de amoniu cuaternar.

Ușurința formării sărurilor de amoniu cuaternar depinde puternic de natura compușilor inițiali.

Prezența substituenților în poziția o față de gruparea amino are un efect de întârziere asupra vitezei de reacție, ceea ce se vede clar dintr-o comparație a constantelor pentru dimetil-o-, -t- și p-toluidină, precum și pentru chinolină și izochinolină. Acest fenomen este și mai pronunțat în prezența a doi substituenți în poziția o față de gruparea amino.

De exemplu, aminele terțiare (III) și (IV) nu reacţionează cu iodura de metil la 100°C, în timp ce aminele izomerice cu o structură diferită formează relativ ușor săruri de amoniu cuaternar.

Dimetilmesidina (V) și dimetilaminopentametilbenzenul (VI) nu sunt, de asemenea, capabile să formeze compuși cuaternari de amoniu

N-metilacridiniu), iar reziduul (5-hidroxi-N-metilacridan) este oxidat cu anhidridă cromică. Acridona este sulfonată și nitratată în pozițiile 3 și 3,7 și, la bromurare, dă un derivat 2,3-dibrom. Am testat o metodă de obținere a acridonei din acidul fenilantranilic. Reacția selectată aparține reacțiilor de închidere a ciclului. REVISTA LITERATURĂ Reacții de închidere a ciclului. Tipuri de reacții. Reacții de închidere...

PVC-ul rezultat se caracterizează printr-o polidispersitate ridicată și o distribuție largă a greutății moleculare. Avantajele polimerizării în masă: puritatea ridicată a polimerului, proprietățile sale de izolare electrică sporite, transparența produselor. Producerea de clorură de polivinil în suspensie Majoritatea PVC-ului este produs prin metoda suspensiei, care asigură calitate superioară polimer (cu un strat relativ îngust...

Și, desigur, pentru multe altele care vor fi primite - viitorul. Multe institute de cercetare și cercetători lucrează în această direcție. Aspecte ale căutării de noi medicamente, descoperirea de noi medicamente constă în trei etape principale: sinteza chimica, stabilirea activității farmacologice și inofensivitatea (toxicitatea). O astfel de strategie de căutare cu o cheltuială mare de timp, reactivi, animale, forță de muncă...

LUCRARE DE CURS

disciplina: „Capitole suplimentare de chimie organică”

pe tema: „Acilarea și alchilarea aminelor”

1. Introducere …………………………………………………………………… 3

2. Acilarea și alchilarea aminelor …………………………………………. 5

2.1. Amine: nomenclatură, clasificare, aplicare …………… 5

2.2. Proprietăți chimice amine ……………………………………………... 9

2.2.1. De bază și proprietăți acide ……………………………. 9

2.2.2. Reacții de acilare ………………………………………… 12

2.2.3. Reacții de alchilare ……………………………………….. 17

2.2.4. Friedel-Crafts acilarea și alchilarea ..... 21

2.2.5. Interacțiunea aminelor cu acidul azotat …………… 25

2.3. Metode de obținere a aminelor ………………………………………. 28

2.3.1. Alchilarea amoniacului și a aminelor ………………………… 28

2.3.2. Recuperarea conținutului de azot compusi organici …………………………………………………... 29

2.3.3. Rearanjare Hoffmann …………………………………………. treizeci

2.4. Amine biologic active și derivații acestora …………….. 30

2.5. Acridona: obținere, proprietăți și aplicare ………….. 36

2.6. 9-aminoacridină: preparare, proprietăți și aplicare …………. 38

3. Concluzie …………………………………………………………………….. 39

4. Referințe …………………………………………………….. 40

1. Introducere

Aminele sunt derivați ai amoniacului, în molecula cărora unul, doi sau trei atomi de hidrogen sunt absorbiți de radicalii de hidrocarburi. În funcție de numărul de atomi de hidrogen implicați, aceștia sunt împărțiți în amine primare, secundare și terțiare.

Există și săruri cuaternare de amoniu, de exemplu, clorura de tetrametilamoniu, baza corespunzătoare hidroxid de tetrametilamoniu, care este o bază puternică, similară metalelor alcaline, deoarece legătura cu gruparea hidroxil este ionică aici.

În funcție de natura radicalilor hidrocarburi, aminele sunt împărțite în alifatice, aliciclice, aromatice și mixte (având radicali alifatici și aromatici). Acești compuși diferă unul de celălalt în structura radicalilor hidrocarburi.

Denumirile aminelor cu structură simplă se formează din denumirile radicalilor de hidrocarburi corespunzători asociați cu atomul de azot, adăugând la sfârșit rădăcina aminei. În plus, aminele aromatice au denumiri banale.

Nucleofilitatea și bazicitatea aminelor se modifică, de regulă, în mod simbatic: ele scad odată cu scăderea densității electronice pe atomul de azot sau cu ecranarea sa spațială și cresc odată cu creșterea densității electronice pe atomul de azot sau cu creșterea disponibilitatea acestuia.

Aminele și derivații lor sunt utilizate pe scară largă în producția de insecticide, fungicide, acceleratori de vulcanizare, agenți tensioactivi, coloranți, combustibili pentru rachete, solvenți etc.

Toate cele de mai sus confirmă relevanța temei lucrării prezentate.

Scopul lucrării: studierea reacțiilor de acilare și alchilare a aminelor.

Pentru atingerea acestui obiectiv au fost definite următoarele sarcini:

1. Luați în considerare caracteristicile generale ale aminelor.

2. Luați în considerare proprietățile chimice ale aminelor.

3. Analizați metodele de obținere a aminelor.

4. Descrieți aminele biogene.

5. Prezentați preparatul, proprietățile și utilizarea 9-aminoacridinei.

2. Acilarea și alchilarea aminelor

2.1. Amine: nomenclatură, clasificare, aplicare

Aminele sunt numite derivați organici ai amoniacului, în care unul, doi sau toți cei trei atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu radicali de hidrocarburi (saturați, nesaturați, aromatici).

Denumirea aminelor este derivată din denumirea radicalului hidrocarbură cu adăugarea terminației -amină sau din denumirea hidrocarburii corespunzătoare cu prefixul amino-.

Exemple sunt prezentate în Fig. unu:

CH3NH2CH3NHC2H5

metilamină metiletilamină metildifenilamină

Fenilamina (anilina)

Orez. 1. Exemple de formule semistructurale ale aminelor și denumirea acestora

În funcție de numărul de atomi de hidrogen înlocuiți în amoniac cu radicali de hidrocarburi, se disting aminele primare, secundare și terțiare (Fig. 2):

R - NH 2 R NH R R N R ”

amină primară amină secundară amină terţiară

Orez. 2. Clasificarea aminelor. R, R, R radicali de hidrocarburi

Alchilaminele conțin numai radicali de hidrocarburi alifatice, de exemplu (Fig. 3):

Orez. 3. Exemple de alchilamine

Arilaminele conțin radicali aromatici cu un atom de azot în inelul aromatic, de exemplu (Fig. Nr. 4):

Orez. 4. Exemple de arilamine

Alchilarilaminele conțin radicali alifatici și aromatici, de exemplu (Fig. 5):

Orez. 5. Exemple de alchilarilamine

Aminele heterociclice conțin azot în ciclu, de exemplu (Fig. 6):

Orez. 6. Exemple de amine heterociclice

Aminele, mai des sub formă de derivați polifuncționali, sunt folosite ca intermediari în sintezele organice. Medicamente precum novocaina, spasmolitina, paracetamolul, preparatele sulfanilamide se obțin folosind amine.

Compușii cu o structură adrenalină simplificată, cum ar fi efedrina, amfetamina, pervitina etc., au găsit o aplicare largă. (Fig. 7)

Orez. 7. Formule efedrina (a), amfetamina ( b), pervitina (c)

Acești compuși, având o structură asemănătoare cu structura adrenalinei, au un efect stimulant, incitant, dar mai puternic și mai lung.

Aminele sunt utilizate pe scară largă ca stabilizatori de căldură și lumină (Fig. 8):

Orez. 8. Formule ale reprezentanților aminelor stabilizatorilor termici și luminosi

Aminele pot acționa ca modificatori ai cauciucului și ca agenți de vulcanizare (Fig. 9):

Orez. 9. Formulele reprezentanților aminelor modificatorilor cauciucului și agenților de vulcanizare

Monomeri pentru sinteza poliamidelor (Fig. 10):

Orez. 10. Formule ale reprezentanților aminelor

monomeri pentru sinteza poliamidelor

Aminele pot fi folosite și ca coloranți (Fig. 11):

Orez. 11. Formule ale reprezentanților aminelor colorante

Fotoreactivi (Fig. 12):

Orez. 12. Formulele reprezentanților aminelor fotoreactive

Metilamina este utilizată în producția de insecticide, fungicide, acceleratoare de vulcanizare, surfactanți, coloranți, combustibili pentru rachete, solvenți.

Trietilamina este utilizată în producția de acceleratori de vulcanizare, inhibitori de coroziune, solvent.

Anilina: producerea de N,N-dimetilanilina, difenilamina, medicamente, antioxidanți, acceleratori de vulcanizare și materiale fotografice.

Unele amine sunt folosite ca solvenți selectivi pentru extracția uraniului din soluții de acid sulfuric. Aminele, care miroase a pește, sunt folosite ca momeală în lupta împotriva rozătoarelor de câmp.

Aminele terțiare și sărurile de amoniu cuaternar sunt utilizate pe scară largă ca catalizatori de transfer de fază în sinteza organică.

2.2. Proprietățile chimice ale aminelor

Proprietățile chimice ale aminelor sunt determinate în principal de prezența unui atom de azot cu o singură pereche de electroni, a căror prezență determină proprietățile lor bazice și nucleofile.

2.2.1. Proprietăți de bază și acide

Aminele alifatice sunt baze puternice (= 10-11) și sunt superioare ca bazicitate față de amoniacul. Soluțiile lor apoase au o reacție alcalină:

RNH 2 + H 2 O → RNH 3 + + OH (1)

Aminele aromatice sunt baze slabe (= 3-5), care este asociată cu distrugerea unui sistem conjugat stabil în timpul protonării, la care participă perechea singură de electroni de azot (vezi Lec. Nr. 4).

Când interacționează cu acizii, aminele formează săruri de amoniu solubile în apă:

RNH 2 + HX → RNH 3 + X - (2)

Aminele primare și secundare sunt slabe acizi N-H(pK A \u003d 33-35) și formează săruri atunci când interacționează cu metalele active:

RNH 2 + Na → RNH - Na + + 1/2 H 2 (3)

Natura grupărilor situate la atomul de azot are o mare influență asupra bazicității aminei. În general, aminele alifatice sunt baze puternice, au o reacție alcalină la turnesol și absorb dioxidul de carbon atunci când sunt umede. Aminele alifatice inferioare sunt baze mai puternice decât amoniacul și sunt titrate cu acizi în prezența oranjului de metil sau albastrului de bromofenol ca indicator. În prezența unui reziduu aromatic, bazicitatea aminelor este mult mai puțin pronunțată; de exemplu, anilina și omologii săi, deși formează săruri cu acizi minerali diluați, nu dau o reacție alcalină la turnesol și nu absorb dioxidul de carbon din aer. Titrarea unor astfel de amine cu acid în prezența indicatorilor convenționali nu dă rezultate satisfăcătoare. Dimpotrivă, sărurile de acid clorhidric ale aminelor aromatice sunt ușor titrate soluție apoasă alcalii în prezența fenolftaleinei, adică se comportă în aceste condiţii ca acizi liberi. Odată cu creșterea numărului de radicali aromatici la atomul de azot, se observă o scădere și mai mare a bazicității aminei. Sărurile difenilaminei sunt hidrolizate în apă în mare măsură cu eliberare parțială a bazei libere. Trifenilamina este un compus neutru și nu formează săruri, cu excepția compus complex cu acid percloric.

Deși introducerea unei grupe nitro în miezul anilinei scade considerabil bazicitatea acesteia, nitraliniile au totuși un caracter bazic și dau săruri cu acizi minerali, care se hidroliza însă foarte ușor prin acțiunea apei. Introducerea a mai mult de o grupare nitro în miez duce la o scădere suplimentară a bazicității; într-adevăr, iolinitraminele prezintă doar o ușoară tendință de a forma săruri. Același lucru este valabil și pentru aminele halogenate.

De obicei, un mic exces de acid, cum ar fi acid sulfuric diluat, acid clorhidric concentrat sau diluat sau acid bromhidric, este adăugat la amină pentru a forma sarea. Dacă sarea nu precipită, soluția se evaporă pe o baie de apă sau într-un desicator în vid până când începe cristalizarea. Dacă sărurile hidrohalogenură nu cristalizează bine dintr-o soluție apoasă, ele se obțin în alt mod, și anume, prin trecerea halogenură de hidrogen uscată într-o soluție de amină în benzen, cloroform sau eter. Această metodă este deosebit de convenabilă pentru obținerea sărurilor hidrohalogenuri ale alchilanilinelor și dialchilanilinelor, precum și aminelor, ale căror săruri sunt ușor hidrolizate de apă. Când acid clorhidric uscat este trecut într-o soluție de dialchilanilină în eter uscat până la saturare, sărurile corespunzătoare ale acidului clorhidric sunt ușor izolate în stare cristalină. În acest caz, amestecul de reacție trebuie protejat cu grijă de accesul la umiditate. Sărurile clorhidrice ale alchilanilinelor inferioare se obțin cel mai bine în soluție de benzen. Cu toate acestea, în cazul alchilanilinelor care conțin radicali alchil relativ mari, această metodă nu dă rezultate atât de satisfăcătoare.

Majoritatea aminelor formează picrati bine cristalizanți, care pot fi utilizați pentru a identifica aminele sau pentru a le izola din amestecuri. De obicei, picratii sunt obținuți prin amestecarea ambelor componente într-un solvent adecvat, a cărui alegere este determinată de solubilitatea relativă în acesta a acidului picric, picrat și aminei. Este mai puțin convenabil să folosiți reacția de schimb în acest scop. Acidul picrolonic este folosit și pentru identificarea aminelor, mai ales când acidul picric nu dă rezultate satisfăcătoare. Sărurile acidului picrolonic sunt în general mai greu de dizolvat decât picrații și au un punct de topire mai mare. Această metodă este utilizată în principal pentru identificarea celor mai simpli derivați de hidroxilamină alifatică, derivați de morfolină și a unor alcaloizi. În plus, acidul imidazol dicarboxilic este, de asemenea, utilizat pentru a identifica aminele.

Aminele aromatice formează produse de adiție cu compuși di- și trinitro. Aceste produse servesc uneori la identificarea aminelor. Unele amine, pe actiunea acidului percloric apos 70%, dau saruri bine cristalizate, care pot fi folosite pentru izolarea si identificarea lor.

2.2.2. Reacții de acilare

Acilare Introducerea unei grupări acil (acil) RC într-o moleculă de compus organic prin înlocuirea unui atom de hidrogen. Într-un sens larg, acilarea este înlocuirea oricărui atom sau grup de atomi cu un acil. În funcție de atomul de care este atașat acilul, se distinge acilarea C-, N-, O-, S.

Reacțiile de acilare au foarte multe proprietăți utile. Ele permit introducerea grupei funcționale C=O în moleculă prin reacții de adiție sau substituție, fără a supune molecula inițială la oxidare (reducere). Astfel, se pot obţine compuşi de diferite clase: a) amide; b) esteri; c) anhidride acizi carboxilici; d) cetone și alți compuși utili. Nu este surprinzător că reacțiile de acilare sunt utilizate pe scară largă în industrie și în cercetarea chimică. În a lui termen de hârtie Voi trece în revistă cele mai importante trei tipuri de reacții de acilare C-acilare, O-acilare și N-acilare.

Acilarea aminelor cu halogenuri de acil

Reacțiile de aminodehalogenare sunt cel mai frecvent utilizate pentru sinteza amidelor. Acțiunea amoniacului sau a aminelor asupra halogenurilor de acil este o metodă generală de sinteza amidelor (Fig. 13):

Orez. 13. Metoda generală sinteza amidelor

Reacția este extrem de exotermă și trebuie controlată cu atenție, de obicei prin răcire sau diluare. Când se utilizează amoniac, se obțin amide nesubstituite, se obțin amide N-substituite din amine primare și se obțin amide N,N-disubstituite din amine secundare. Arilaminele pot fi acilate în mod similar. În unele cazuri, se adaugă o soluție apoasă de alcali pentru a lega acidul hidrohalic eliberat. Această reacție se numește metoda Schotten-Bauman.

Hidrazina și hidroxilamina reacţionează, de asemenea, cu halogenurile de acil pentru a da, respectiv, hidrazidele RCONHNH 2 și acizi hidroxamici RCONHOH; această reacție este adesea folosită pentru a sintetiza acești compuși. Dacă se ia fosgen în loc de halogenură de acil, atunci atât aminele primare aromatice, cât și cele alifatice dau cloroformamide ClCONHR, care, pierzând HCl, sunt transformate în izocianați RNCO. Aceasta este una dintre cele mai comune metode pentru sinteza izocianaților.

Tiofosgenul cu un tratament similar dă izotiocianați. Fosgenul poate fi înlocuit în această reacție cu cloroformiatul de triclorometil mai sigur. Acțiunea aminelor primare asupra cloroformiaților ROCOCl are ca rezultat carbamații ROCONHR. Un exemplu al acestei reacții este protecția grupării amino din aminoacizi și peptide prin acțiunea carbobenzoxiclorurii (Fig. 14):

Orez. 14. Protecția grupării amino din aminoacizi și peptide

acțiunea carbobenzoxiclorurii

Grupările amino în general sunt adesea protejate prin transformare în grupări amidice mai stabile. Interacțiunea halogenurilor de acil cu nitrura de litiu dă N,N-diacilamide (triacilamine).

Acilarea aminelor cu anhidride

În funcție de mecanismul și domeniul de aplicabilitate, reacția de substituție amino-deaciloxi poate fi efectuată cu participarea amoniacului, aminelor primare sau secundare (Fig. 15).

Orez. 15. Reacția de substituție cu aminodeaciloxi

Cu toate acestea, când se utilizează amoniac și amine primare, se obțin și imide în care două grupări acil sunt legate de atomul de azot. Acest lucru se întâmplă mai ales ușor în cazul anhidridelor ciclice, din care se formează amidele ciclice (Fig. 16):

Orez. 16. Reacție

obţinerea imidelor

A doua etapă a acestei reacții, care este mult mai lentă decât prima, este atacul atomului de azot al grupării amidice asupra acidului carboxilic.

Acilarea aminelor cu acizi carboxilici

Când acizii carboxilici sunt tratați cu amoniac sau amine, se obțin săruri. Sărurile derivate din amoniac și aminele primare și secundare pirolizează pentru a da amide, dar această metodă este mai puțin convenabilă decât reacțiile aminelor cu anhidride, halogenuri de acil și esteri și este rar utilizată în scopuri preparative..

Deși reacția acizilor cu aminele nu conduce direct la amide, este posibil să ne asigurăm că această reacție se desfășoară cu randamente bune la temperatura camerei sau ușor. temperatură ridicată(Fig. 17):

Orez. 17. Reacția pentru obținerea amidelor

De asemenea, acizii pot fi transformați în amide prin încălzire cu amide ale altor acizi carboxilici (schimb), acizi sulfonici sau fosfinici sau prin acțiunea tris(alchilamino)boranilor sau tris(dialchilamino)boranilor (Fig. 18):

Orez. 18. Conversia acizilor în amide

Acilarea aminelor cu esteri

Conversia esterilor în amide este o metodă utilă pentru sinteza amidelor nesubstituite, N-substituite și N,N-disubstituite din aminele corespunzătoare (Figura 19):

Orez. 19. Transformarea esterilor în amide

Reacția poate fi efectuată cu grupări alchil sau aromatice R și R. O grupare scindabilă deosebit de bună este n-nitrofenil. Această reacție este foarte valoroasă, deoarece mulți esteri sunt ușor disponibili sau relativ ușor de obținut, chiar și în cazurile în care acest lucru nu poate fi spus pentru anhidrida acidă sau halogenura de acil corespunzătoare. Ca și în cazul reacției cu halogenuri de acil, această metodă poate fi utilizată pentru a sintetiza hidrazide și acizi hidroxamici din esteri prin acțiunea hidrazinei și, respectiv, a hidroxilaminei. Atât hidrazina, cât și hidroxilamina reacționează mai repede decât amoniacul sau aminele primare. În loc de esteri, se folosesc adesea fenilhidrazide derivate din fenilhidrazină.

Rămâne de adăugat că reacția de formare a acizilor hidroxamici. care dau complexe colorate în prezența fierului feric, este adesea folosit ca test pentru esteri.

Acilarea aminelor cu amide

Aceasta este o reacție de schimb și este de obicei efectuată cu o sare de amină. Grupul de plecare este de obicei NH 2, nu NHR sau NR 2 ; aminele primare (sub formă de săruri) sunt cele mai utilizate ca reactivi.

BF poate fi adăugat pentru a forma un complex cu lăsarea de amoniac. 3 . Această reacție este adesea folosită pentru a obține derivați substituiți de uree din uree însăși (Fig. 20):

Orez. 20. Acilarea aminelor cu amide

Dimetilformamida poate fi transformată în alte formamide prin încălzire prelungită cu o amină primară sau secundară (Figura 21):

Orez. 21. Conversia dimetilformamidei în alte formamide

2.2.3. Reacții de alchilare

N -alchilarea este adesea clasificată ca amonoliza (sau aminoliza) compuşilor organici).

Alchilarea la atomii altor elemente ( Si-, Pb-, AI -alchilare) este cea mai importantă modalitate de a obține e-mail e ment - și compuși organometalici, când gruparea alchil nu este despre se leagă indirect de heteroatom (Fig. 22):

2 RCI + Si R2 SiCI 2

4 C 2 H 5 CI + 4 PbNa → Pb (C 2 H 5 ) 4 + 4 NaCI + 3 Pb

3 C 3 H 6 + AI + 1,5 H 2 → Al (C 3 H 7) 3

Orez. 22. Reacții de alchilare

O altă clasificare a reacțiilor de alchilare se bazează pe diferiteși chiah în structura grupării alchil introduse în organic sau neo R legătura genetică. Poate fi alifatic saturat (etil și izopropil) sau ciclic. În acest din urmă caz, r e acțiunea se numește uneori cicloalchilare (Fig. 23):

Orez. 23. Reacția de cicloalchilare

Odată cu introducerea unei grupări fenil sau arii în general, se formează o legătură directă cu atomul de carbon al nucleului aromatic (arilare) (Fig. 24):

C6H5CI + NH3 → C6H5NH2 + HCI

Orez. 24. Arilare

Gruparea alchil poate include nucleul aromatic sau doi th ny și dacă aceasta din urmă este suficient îndepărtată din lanțul de reacție n tra, reacția diferă puțin de procesele convenționale de alchilare (Fig. 25):

CH 2 \u003d CH-CH 2 CI + RNH 2 → RNHCH 2 -CH \u003d CH 2 + HCI

Orez. 25. Reacția de alchilare

Cu toate acestea, introducerea unui grup de vinil (vinilare) durează doar despre loc de luptă și se desfășoară în principal cu ajutorul acetilenei (Fig. 26):

ROH + CH≡CH ROCH=CH 2

CH 3 -COOH + CH≡CH CH 3 -COO-CH \u003d CH 2

Orez. 26. Reacția de vinilare

În cele din urmă, grupările alchil pot conţine diverşi substituenţi. e dacă, de exemplu, atomi de clor, grupări de acid hidroxi-, carboxi-, sulfonic (Fig. 27):

C 6 H 5 ONa + CICH 2 -COONa → C 6 H 5 O-CH 2 -COONa + NaCI

ROH + HOCH 2 -CH 2 SO 2 ONa → ROCH 2 CH 2 SO 2 ONa + H 2 O

Orez. 27. Structura grupărilor alchil

Cea mai importantă dintre reacțiile de introducere a grupărilor alchil substituite esteîn procesul de β-hidroxialchilare (în cazul particular, hidroxietil despre ing), acoperind o gamă largă de reacții ale oxizilor de olefină (Fig. 28):

Orez. 28. Hidroxietilir despre

Agenți de alchilare și catalizatori

Toți agenții de alchilare în funcție de tipul de legătură care se rupe în ei în timpul alchilării, este recomandabil să se împartă în următoarele grupe:

1. Compuși nesaturați (olefină și acetilenă), în care pr despre emană un gol -comunicarea electronicăîntre atomi de carbon;

2. Derivaţi de clor cu un atom de clor suficient de mobil, cn despre să fie înlocuit de la sine sub influența diverșilor agenți;

3. Alcooli, eteri și esteri, în special oxizi olefși nov, în care legătura carbon-oxigen este ruptă în timpul alchilării.

Olefinele (etilenă, propilenă, butene și mai mari) au e valoarea spumei ca agenți de alchilare. Datorită ieftinității lor, încearcă să le folosească în toate cazurile în care este posibil. Glaîn au găsit o altă aplicație pentru C-alchilarea parafinelor și arom A conexiuni tic. Ele nu sunt aplicabile la N -alchilare si nu soare e unde este eficient la S- și O -alchilare si sinteza organometalica e conexiuni cu cerul.

Alchilarea cu olefine are loc în majoritatea cazurilor conform mecanismului ionic prin formarea intermediară a carbocationilor și este catalizată de acizii protic și aprotic. Reactivitatea olefinelor în reacții de acest tip este determinată de tendința lor de a forma carbocationi:

(4)

Aceasta înseamnă că alungirea și ramificarea lanțului de atomi de carbon despre mov în olefină crește semnificativ capacitatea acesteia de a alchila si nyu:

CH 2 \u003d CH 2< CH 3 -CH=CH 2 < CH 3 -CH 2 -CH=CH 2 < (CH 3 ) 2 C=CH 2 (5)

În unele cazuri, alchilarea cu olefine are loc sub influența inițiatorilor reacțiilor radicalice în lanț, a iluminării sau a temperaturii ridicate. m peraturie. Aici, particulele active intermediare sunt St. despre radicali liberi. Reactivitatea diferitelor olefine la t A în unele reacţii este mult mai aproape.

Derivații de clor sunt agenți de alchilare cu cea mai largă gamă de acțiune. Sunt potrivite pentru C-, O-, S- și N -alchilare și pentru sinteza majorității elemento- și organometaliceși conexiuni ice. Utilizarea derivaților de clor este rațională pentru acele procese în care aceștia nu pot fi înlocuiți cu olefine sau când derivații de clor sunt mai ieftini și mai accesibili decât olefinele.

Acțiunea de alchilare a derivaților de clor se manifestă în trei moduri h tipuri personale de interacțiuni: în reacții electrofile, la bine la substituția leofilă și procesele radicalilor liberi. Blană A Substituția electrofilă este caracteristică alchilării la atomul de carbon, dar, spre deosebire de olefine, reacțiile sunt catalizate doar de acizii aprotici (cloruri de aluminiu și fier). În pr e Într-un caz particular, procesul continuă cu formarea intermediară de carbocși Thiona:

(6)

în legătură cu ce reactivitate clorurile de alchil depinde de p despre polarizarea conexiunii C - CI sau din stabilitatea carbocationilor și crește odată cu alungirea și ramificarea grupării alchil:

(7)

Într-un alt tip de reacție, caracteristică alchilării la at despre mame de oxigen, sulf si azot, procesul consta in inlocuirea nucleofila e atom de clor. Mecanismul este similar cu hidroliza derivaților de clor, iar reacția are loc în absența catalizatorilor:

(8)

Reactivitatea derivaților de clor se modifică în aceste procese în același mod ca în timpul hidrolizei, și anume:

ArCH 2 CI > CH 2 =CH-CH 2 CI > AIkCI > ArCI (9)

prim -AIkCI > sec -AIkCI > tert -AIkCI (10)

Un număr de procese de alchilare cu derivați de clor se desfășoară conform mecanismului radicalilor liberi. Acest lucru este tipic în special pentru sinteza compușilor elementali și organometalici, atunci când radicalii liberi se formează din cauza interacțiunii cu metalele:

4 PbNa + 4 C 2 H 5 CI → 4 Pb + 4 NaCI + 4 C 2 H → 4 NaCI + Pb (C 2 H 5 ) 4 + 3 Pb (11)

2.2.4. Friedel-Crafts acilare și alchilare

Acilarea Friedel-Crafts

Introducerea unei grupări acil într-un inel aromatic folosind un agent de acilare și un acid Lewis se numește acilare Friedel-Crafts. Agenții de acilare sunt de obicei halogenuri și anhidride acide în prezența halogenurilor de aluminiu, trifluorura de bor sau pentafluorura de antimoniu ca acizi Lewis. Halogenurile de acil și anhidridele acide formează complexe donor-acceptator 1:1 și 1:2 cu acidul Lewis. S-a descoperit prin metode spectrale că clorura de aluminiu, trifluorura de bor și pentafluorura de antimoniu sunt coordonate cu atomul de oxigen carbonil, deoarece este mai bazic decât atomul de clor vecin. Agent electrofil în reacția de acilare compuși aromatici este fie acest complex donor-acceptor, fie cationul acil format în timpul disocierii sale (Fig. 29).

Orez. 29. Reacție Acilarea Friedel-Crafts

Se poate presupune că etapa lentă a reacției este atacul unuia dintre cei trei electrofili asupra arenei, ceea ce duce laσ -complex. Eficacitatea acestor specii de acilare depinde de natura substratului, halogenură de acil și solvent, precum și de cantitatea de catalizator luată.

În acilarea arenelor cu halogenuri de acil catalizate de clorură sau bromură de aluminiu în solvenți aprotici polari (nitrobenzen, nitrometan etc.), cationul de acil este agentul de acilare, în timp ce într-un mediu cu polaritate scăzută (clorură de metilen, dicloroetan sau tetraclor) ), un complex donor-acceptor ia parte la reacție. Natura halogenurei de acil influențează, de asemenea, formarea și stabilitatea sărurilor de acil. Mecanismul reacției de acilare Friedel-Crafts a arenelor sub acțiunea unui complex donor-acceptor (Fig. 30):

Orez. 30. Mecanismul de reacție de acilare Friedel-Crafts pentru arene

Cetona aromatică este o bază Lewis mai puternică decât halogenura de acil și formează un complex stabil cu AlCl 3 sau alt acid Lewis. Prin urmare, pentru acilarea compușilor aromatici cu halogenuri de acil este necesară o cantitate ceva mai echimolară de catalizator, iar pentru acilarea cu anhidride acide, doi moli de catalizator (deoarece conțin doi atomi de carbonil oxigen). Cetona este izolată prin descompunerea complexului său cu AlCl3apă sau acid clorhidric.

Acilarea conform Friedel-Crafts este complet lipsită de dezavantajele care sunt inerente reacției de alchilare. În timpul acilării, este introdusă o singură grupare acil, deoarece cetonele aromatice nu reacţionează în continuare (precum şi alte arene care conţin grupări puternice atrăgătoare de electroni: NO 2 , CN, COOR). Un alt avantaj al acestei reacții față de alchilare este absența rearanjamentelor în agentul de acilare. În plus, reacțiile de disproporționare ale produselor de reacție nu sunt tipice pentru acilare .

Alchilare Friedel-Crafts

Reacția lui S. Friedel-J. Crafts (1877) este o metodă convenabilă injecție directă grupare alchil la un ciclu aromatic. Alchilarea compușilor aromatici se realizează sub acțiunea halogenurilor de alchil, numai în prezența unui acid Lewis adecvat ca catalizator: AlBr 3, AlCl3, GaBr3, GaCl3, BF3, SbF5, SbCl5, FeCl3, SnCl4, ZnCl2 etc. (Fig. 31):

Orez. 31. Alchilarea compuşilor aromatici

Cei mai activi catalizatori sunt bromurile de aluminiu și galiu sublimate anhidru, pentafluorura de antimoniu, clorurile de aluminiu și galiu, halogenurile de fier (III), SbCl5 sunt mai puțin active, SnCl aparține catalizatorilor inactivi. 4 și ZnCl 2 . În general, activitatea acizilor Lewis ca catalizatori pentru alchilarea benzenului scade în seria AlBr 3>GaBr 3>AlCl 3>GaCl 3>FeCl 3>SbCl 5>TiCl 4>BF 3>BCl 3>SnCl 4>SbCl 3 . Cel mai comun catalizator pentru această reacție este clorura de aluminiu presublimată.

De exemplu, mecanismul reacției de benzilare cu clorură de benzii în nitrobenzen în prezența AlCl anhidru 3 ca catalizator în următoarea schemă (Fig. 32):

Orez. 32. Mecanismul reacției de benzilare, unde B: \u003d AlCl patru -; H2 O sau altă bază. Viteza de reacție este limitată de a doua etapă

Structura exactă a intermediarului este necunoscută. În principiu, este posibil să se reprezinte o întreagă gamă de structuri de la un complex molecular la carbocationi disociați (Fig. 33):

Orez. 33. Structura intermediarului

Este puțin probabilă participarea carbocationilor liberi ca agenți de alchilare.

Dacă agenții de alchilare ar fi carbocationi liberi, atunci etapa lentă ar fi etapa formării lor (k 1 ), iar reacția cu arene ar fi rapidă și ordinul al treilea nu ar trebui respectat. Este foarte puțin probabil ca agentul de alchilare să fie un complex molecular. La temperaturi scăzute, uneori este posibil să se izoleze complexe de halogenuri de alchil cu acizi Lewis. Ele sunt caracterizate printr-un schimb lent de halogeni conform schemei (Fig. 34):

Orez. 34. Obținerea complecșilor de halogenuri de alchil cu acizi Lewis

Cursul de schimb crește în seria prim.R< втор.R<трет.R, что можно объяснить и ион-парным строением, и структурой координационного аддукта.

Mulți cercetători care lucrează în acest domeniu cred că structura RX. MXn se modifică treptat din structura aductului de coordonare în cazul R=CH 3 la structura perechii de ioni în cazul R=t-Bu, cu toate acestea, acest lucru nu a fost încă confirmat experimental.

Capacitatea atomului de halogen din RX de a se complexa cu AlCl 3 sau un alt acid Lewis dur scade brusc de la fluor la iod, ca urmare, activitatea halogenurilor de alchil ca agenți de alchilare în reacția Friedel-Crafts scade și în seria RF>RCl>RBr>RI. Din acest motiv, iodurile de alchil nu sunt utilizate ca agent de alchilare.

Diferența de activitate a fluorurilor de alchil și a bromurilor de alchil este atât de mare încât permite înlocuirea selectivă a fluorului în prezența bromului în aceeași moleculă (Fig. 35):

Orez. 35. Diferența de activitate a fluorurilor de alchil și a bromurilor de alchil

2.2.5. Reacția aminelor cu acidul azotat

Aminele primare, secundare și terțiare reacționează diferit cu acidul azot, care este utilizat pentru a determina tipul de amină. Acidul azot instabil este generat de acțiunea unui acid puternic asupra nitriților.

Aminele alifatice terțiare nu reacționează cu acidul azot la temperaturi obișnuite.

Aminele secundare formează nitrozamine stabile cu produse lichide sau solide ale acidului azot galben:

R2NH + NaNO2 + HCI → R2N-N=O + NaCI + H2O (12)

Nitrozaminele sunt cancerigene puternice. S-a demonstrat posibilitatea sintetizării nitrozaminelor în stomacul uman din aminele secundare și nitriții conținuti în alimente și medicamente Efectul cancerigen al nitrozaminelor se bazează pe capacitatea lor de a alchila centrii nucleofili ai ADN-ului, ceea ce duce la mutații oncogene.

Aminele alifatice primare reacţionează cu acidul azot pentru a elibera azot gazos. Reacția are loc prin formarea unei nitrozamine primare instabile, care se izomerizează în diazohidroxid, care apoi se transformă într-o sare de diazoniu:

(13)

Următorul curs al reacției depinde de natura radicalului de hidrocarbură.

Dacă R este un radical alifatic, atunci sarea de diazoniu este foarte instabilă și se descompune imediat pentru a forma o moleculă de azot și un carbocation, care interacționează apoi cu nucleofilii din mediul de reacție (de exemplu, cu un solvent) sau elimină un proton și dă produs de eliminare. De exemplu, transformările cationului n-propildiazoniu pot fi reprezentate prin următoarea schemă (Fig. 36):

Orez. 36. Conversia cationului n-propildiazoniu

Reacția nu are valoare preparativă. Procesul este utilizat în scopuri analitice pentru a cuantifica aminele alifatice primare, inclusiv a-aminoacizii naturali, în funcție de volumul de azot eliberat.

Sărurile de arildiazoniu sunt mai stabile și pot fi izolate din amestecul de reacție. Sunt compuși foarte reactivi și sunt utilizați pe scară largă în sinteza organică.

Procesul de obținere a compușilor diazo aromatici se numește diazozare și se exprimă prin următoarea ecuație sumară.

ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl → ArN 2 + Cl - + NaCl + 2H 2 O (14)

Reacțiile sărurilor de arildiazoniu pot fi împărțite în două tipuri: reacții cu degajare de azot și reacții fără degajare de azot.

Reacții care au loc cu eliberarea de azot. Acest tip de reacție este o substituție în inelul aromatic, în care gruparea scindabilă este molecula de azot N 2 (Fig. 37):

Orez. 37. Reacții ale sărurilor de arildiazoniu

Reacțiile sunt folosite pentru a introduce diverși substituenți pe un inel aromatic.

Reacțiile au loc fără eliberarea de azot. Cel mai reacție importantă de acest tip este cuplarea azo. Cationul diazoniu are proprietăți electrofile slabe și intră în reacții de substituție electrofilă cu arene care conțin substituenți puternici donatori de electroni. În acest caz, se formează compuși azoici (Fig. 38):

Orez. 38. Reacții de cuplare azo

Compușii azoici conțin un sistem lung de legături conjugate și, prin urmare, sunt colorați. Sunt folosiți ca coloranți. Pentru determinarea lor calitativă și cantitativă se folosește formarea compușilor colorați în timpul interacțiunii sărurilor de arildiazoniu cu aminoacizi aromatici (tirozină, histidină).

Gruparea amino este un substituent de activare puternic și un orientator de tip II.

Anilina este ușor bromurată cu apă de brom pentru a forma tribromanilină (Fig. 39):

Orez. 39. Reacția de bromurare a anilinei

În majoritatea reacțiilor electrofile, gruparea amino reactivă este preprotejată prin acilare. După reacție, protecția acil este îndepărtată prin hidroliză acidă sau alcalină (Fig. 40):

Orez. 40. Reacția de acilare

2.3. Metode de obținere a aminelor

2.3.1. Alchilarea amoniacului și aminelor

Amoniacul reacționează cu halogenurile de alchil RX pentru a forma o sare de alchilamoniu în prima etapă, care dă o alchilamină cu un exces de amoniac. Alchilamina, fiind un nucleofil mai puternic decât amoniacul, reacţionează în continuare cu o halogenură de alchil pentru a forma un produs de dialchilare. Astfel, se formează un amestec de mono-, di-, trialchilamine și o sare de amoniu cuaternar (Fig. 41):

Orez. 41. Reacții cu halogenură de alchil

Alcoolii alchilează amoniacul și aminele în prezența catalizatorilor de deshidratare (Al 203, Si02) la 300-500 0 C. În acest caz, se formează și un amestec de produși de alchilare (Fig. 42):

Orez. 42. Alchilarea amoniacului și aminelor cu alcooli

2.3.2. Recuperarea compușilor organici care conțin azot

Compușii nitro pot fi reduși la amine primare. Reacția este utilizată în principal pentru a obține amine aromatice primare din nitroarenele disponibile:

ArNO 2 ArNH 2 (15)

Ca agenți reducători, hidrogenul este utilizat în prezența catalizatorilor (Ni, Pt, Pd), metalelor (Fe, Zn, Sn) și acide, săruri de metal în stări de oxidare inferioare (SnCl). 2, TiCI3).

Nitrilii, atunci când sunt redusi, dau și amine primare (Fig. 43):

RCN RCH2NH2

[H]: H2/Ni; LiAlH 4

Orez. 43. Recuperarea nitrililor

Amidele acizilor carboxilici sunt reduse la amine prin hidruri metalice complexe. Aminele primare, secundare și terțiare pot fi obținute din amidele corespunzătoare (Fig. 44):

Orez. 44. Reducerea amidelor acizilor carboxilici

Aminarea reductivă a aldehidelor și cetonelor (Fig. 45):

Orez. 45. Aminarea reductivă a aldehidelor și cetonelor

2.3.3. Rearanjare Hoffmann

RCONH 2 + Br 2 + 2NaOH → RNH 2 + 2NaBr + CO 2 + H 2 O (16)

Folosit pentru obținerea aminelor primare.

2.4. Amine biologic active și derivații acestora

Activitatea biologică este demonstrată de compuși heterofuncționali care conțin o grupă amino acizi aminocarboxilici, aminoalcooli, aminofenoli, acizi aminosulfonici.

Acestea includ hormoni suprarenali (noradrenalina, adrenalina), glanda tiroida (tiroxina, triiodotironina), precum si mediatorii SNC (acetilcolina, GABA, etc.), un mediator inflamator (histamina) si alti compusi.

Unii aminoacizi și derivații lor pot suferi decarboxilarea - scindarea grupării carboxil. În țesuturile mamiferelor, un număr de aminoacizi sau derivații acestora pot suferi decarboxilare: Tri, Tyr, Val, His, Glu, Cys, Apr, Ornithine, SAM, DOPA, 5-hidroxitriptofan etc. Produșii de reacție sunt CO 2 și amine care au un efect biologic pronunțat asupra organismului (amine biogene) (Fig. 46):

Orez. 46. Reacția de obținere a aminelor biogene

Reacțiile de decarboxilare sunt ireversibile și sunt catalizate de enzimele decarboxilază. Grupul protetic al decarboxilazelor din celulele animale este fosfatul de piridoxal. Unele decarboxilaze ale microorganismelor pot conține un reziduu de piruvat în loc de PP - Micrococcus și Lactobacilus histidin decarboxilază, E. coli SAM decarboxilază etc. Mecanismul de reacție seamănă cureacția de transaminare care implică fosfatul de piridoxal și se realizează și prin formarea bazei Schiff și a aminoacidului în prima etapă.

Aminele formate în timpul decarboxilării aminoacizilor sunt adesea substanțe biologic active. Aceștia funcționează ca neurotransmițători (serotonina, dopamină, GABA etc.), hormoni (norepinefrină, adrenalină), factori locali de reglare (histamină, carnozină, spermină etc.).

Etanolamină (colamină) HOCH 2CH2NH2 este componentă structurală lipide complexe. Formată în organism prin decarboxilarea aminoacidului serină.

Colina HOCH2CH2N + (CH3)2 hidroxid de 2-hidroxietiltrimetilamoniu. Aparține vitaminelor B, deși animalele și microorganismele sunt capabile să o sintetizeze. Colina este o parte a fosfolipidelor (de exemplu, lecitina, sfingomielina), servește ca sursă de grupări metil în sinteza metioninei. Din colina din corpul animalelor, se sintetizează acetilcolina - unul dintre cei mai importanți transmițători chimici ai impulsurilor nervoase. Colina este așa-numita. substanța lipotropă previne bolile hepatice severe care apar în timpul degenerării sale grase.

Colina - în medicină, clorura de colină este utilizată pentru tratarea bolilor hepatice. De asemenea, este introdus în compoziția furajelor pentru animalele de fermă. În scopuri analitice, este utilizată capacitatea colinei de a da săruri slab solubile cu fosfotungstic, platină-clorhidric și alți alți heteropoli acizi.

Acetilcolină CH3COOCH2CH2N+ (CH3)2 - un intermediar in transmiterea impulsurilor nervoase (neurotransmitator). Acumularea de acetilcolină în organism duce la transmiterea continuă a impulsurilor nervoase și la contracția țesutului muscular. Aceasta este baza pentru acțiunea otrăvurilor nervoase (sarin, tabun), care inhibă acțiunea enzimei acetilcolinesterazei, care catalizează descompunerea acetilcolinei.

Catecolamine dopamină, norepinefrină, epinefrină amine biogene, produși metabolici ai aminoacidului fenilalanină (Fig. 47):

Orez. 47. Formule ale catecolaminelor

Dopamina are o serie de proprietăți fiziologice caracteristice substanțelor adrenergice.

Dopamina determină o creștere a rezistenței vasculare periferice (mai puțin puternică decât sub influența norepinefrinei). Crește tensiunea arterială sistolică ca urmare a stimulării receptorilor α-adrenergici. De asemenea, dopamina crește puterea contracțiilor inimii ca urmare a stimulării receptorilor β-adrenergici. Debitul cardiac crește. Ritmul cardiac crește, dar nu la fel de mult ca sub influența adrenalinei.

Cererea miocardică de oxigen crește sub influența dopaminei, dar, ca urmare a creșterii fluxului sanguin coronarian, se asigură o livrare crescută de oxigen.

Ca urmare a legării specifice de receptorii de dopamină ai rinichilor, dopamina reduce rezistența vaselor renale, crește fluxul sanguin și filtrarea renală a acestora. Odată cu aceasta crește și natriureza. Există și o expansiune a vaselor mezenterice. Prin această acțiune asupra vaselor renale și mezenterice, dopamina se deosebește de alte catecolamine (norepinefrină, adrenalină etc.). Cu toate acestea, la concentrații mari, dopamina poate provoca vasoconstricție renală.

Dopamina inhibă, de asemenea, sinteza aldosteronului în cortexul suprarenal, scade secreția de renină de către rinichi și crește secreția de prostaglandine de către țesutul renal.

Principalul efect fiziologic al melatoninei este de a inhiba secreția de gonadotropine. În plus, secreția altor hormoni tropicali ai glandei pituitare anterioare - corticotropină, tirotropină, somatotropină - este redusă, dar într-o măsură mai mică.

Secreția de melatonină este supusă ritmului zilnic, care, la rândul său, determină ritmul efectelor gonadotrope și al funcției sexuale. Sinteza și secreția melatoninei depind de iluminare - un exces de lumină inhibă formarea acesteia, iar o scădere a iluminării crește sinteza și secreția hormonului.

Serotonina este o substanță care este un transmițător chimic de impulsuri între celule nervoase a creierului uman și controlează apetitul, somnul, starea de spirit și emoțiile umane.

Serotonina „gestionează” foarte multe funcții din organism. De exemplu, studiile asupra efectului său asupra manifestării durerii sunt foarte interesante. Dr. Willis a demonstrat că odată cu scăderea serotoninei, sensibilitatea sistemului durer al organismului crește, adică chiar și cea mai mică iritație răspunde cu durere severă.

Catecolaminele sunt substanțe fiziologic active care acționează ca mediatori chimici în interacțiunile intercelulare.

Adrenalina are un efect stimulator asupra sistemului nervos central. Crește nivelul de veghe, energie mentală și activitate, provoacă mobilizare mentală, o reacție de orientare și un sentiment de anxietate, neliniște sau tensiune și este generativă în situații limită.

Structural apropiate de catecolamine sunt unele substanțe biologic active naturale și sintetice care conțin și o grupare amino în poziția b față de inelul aromatic (Fig. 48):

Orez. 48. Formule ale fenaminei și efedrinei

Fenamina este un stimulent al centralului sistem nervos ameliorează senzația de oboseală. Efedrina este un alcaloid cu efect vasodilatator.

Derivați de p-aminofenol paracetamol și medicamente fenacetinice cu efecte analgezice și antipiretice (Fig. 49):

Orez. 49. Formule de paracetamol și fenacetină

Fenacetina este considerată în prezent un posibil cancerigen uman.

Acidul p-aminobenzoic și derivații săi (Fig. 50):

Orez. 50. Acidul p-aminobenzoic și derivații săi

Substanță asemănătoare vitaminei acidului p-aminobenzoic, factor de creștere a microorganismelor; participă la sinteza acidului folic (vitamina B DIN ). Esterii acidului p-aminobenzoic provoacă anestezie locală.

Anestezina și novocaina sunt utilizate sub formă de clorhidrati solubili în apă.

Acid sulfanilic (acid p-aminobenzensulfonic) și sulfonamide. Amida acidului sulfanilic (streptocid) și derivații săi N-substituiți sunt agenți antibacterieni eficienți. Au fost sintetizați peste 5000 de derivați de sulfanilamidă. Sulfonamidele care conțin baze heterociclice prezintă cea mai mare activitate (Fig. 51):

Orez. 51. Formule ale derivaților acidului sulfanilic

Acțiunea antibacteriană a medicamentelor sulfatice se bazează pe faptul că acestea au o asemănare structurală cu acidul p-aminobenzoic și sunt antimetaboliții săi. Sulfonamidele prezente în mediul bacterian sunt incluse în procesul de biosinteză a acidului folic, concurând cu acidul p-aminobenzoic, iar la un anumit stadiu îl blochează, ceea ce duce la moartea bacteriilor. Sulfonamidele nu afectează corpul uman, în care acidul folic nu este sintetizat..

2.5. Acridon: obţinere, proprietăţi şi aplicare

Acridonă nesubstituită substanță galbenă foarte stabilă în solvenți obișnuiți; este slab solubil și se topește la temperatură ridicată 354°C . Cristalizează sub formă de ace (Fig. 52):

Orez. 52. Formula acridonei

Acridonele sunt considerate cel mai convenabil ca vinilogii ciclice ale amidelor acide. Sunt compuși asociați, cu punct de topire ridicat și destul de ușor solubili, care sunt cel mai bine recristalizați din piridină sau solvenți cu punct de fierbere ridicat. Din punct de vedere chimic, ele sunt foarte stabile, iar în reducerea lor la acridine trebuie depășită o barieră energetică ridicată, rezultând o etapă ulterioară de reducere cu formarea de acridani. Procesul de reducere la acridan, totuși, nu are o importanță semnificativă, deoarece acridanii sunt ușor oxidați la acridine și această reacție nu mai are loc mai profund. Există și alte modalități de transformare a acridonelor în acridine care nu includ reducerea directă. Acridonurile sunt crem sau galbene, iar multe sunt foarte fluorescente. Nu se observă chemiluminiscența și acțiunea iritantă a compușilor acridonei. Aproape toate acridonele (chiar și derivații de amine) sunt baze extrem de slabe. Acridona diferă de hidroxiacridinele sale izomerice prin absența proprietăților acide și bazice pronunțate. De asemenea, spectrul acridonei diferă semnificativ de spectrul hidroxiacridinelor. Greutatea moleculară a acridonei a fost determinată crioscopic în fenol; s-a dovedit că în aceste condiții acridona este monomerică; cu toate acestea, s-a demonstrat că substanțele de acest tip pot consta din lanțuri scurte de molecule legate printr-o legătură de hidrogen.

Acridona se obține prin oxidarea acridinei cu dicromat de sodiu în acid acetic și prin ciclizarea acidului difenilamin-2-carboxilic (Fig. 53):

Orez. 53. Obținerea acridonei

Cu sodiu în etanol, acesta este redus la acridan, care poate fi oxidat la acridină (Fig. 54):

Orez. 54. Obținerea acridanului

Derivații de acridonă sunt utilizați în medicină, de exemplu, cicloferonul, care are proprietăți antivirale și imunomodulatoare și este capabil să suprime dezvoltarea unui număr de microbi.

2.6. 9-aminoacridina: preparat, proprietăți și aplicații

9-aminoacridina este o pulbere galben deschis (Fig. 55):

Orez. 55. Formula 9-aminoacridinei

Metodele de obținere a aminoacridinelor sunt mai numeroase decât metodele de sinteza a acridinei în sine. 9-aminoacridina poate fi obținută în mai multe moduri. Una dintre ele este prepararea sa din 9-cloroacridină prin încălzire cu carbonat de amoniu în prezență de fenol (Fig. 56):

Orez. 56. Prepararea 9-aminoacridinei

9-aminoacridina poate fi obținută și din acridină prin reacția cu amidă de sodiu (reacția Chichibabin) (Fig. 57):

Orez. 57. Obținerea 9-aminoacridinei prin reacția Chichibabin

În plus, 9-aminoacridina poate fi preparată prin hidroliza 9-cianoacridinei (din acridină sau 9-cloroacridină) la amida acidă corespunzătoare, apoi conversia amidei în amina dorită și descompunerea azidei acide. Când derivatul de clor este redus cu hidrogen la Ni -Raney a format 9,10-dihidroacridina, a cărei oxidare cu acid cromic duce la acridină nesubstituită.

Sinteza de noi substanțe din seria aminoacridinei prezintă un mare interes practic.

3. Concluzie

Asa sunt aminele clasa importanta compuși organici care au caracteristici proprii.

În primul rând, așa cum a devenit clarreacțiile de acilare caracteristice aminelor au multe proprietăți utile. Ele permit introducerea grupei funcționale C=O în moleculă prin reacții de adiție sau substituție, fără a supune molecula inițială la oxidare (reducere). Ca urmare, se pot obţine compuşi de diferite clase: a) amide; b) esteri; c) anhidride ale acizilor carboxilici; d) cetone și alți compuși utili. Nu este surprinzător că reacțiile de acilare sunt utilizate pe scară largă în industrie și în cercetarea chimică.

Reacțiile de alchilare, care sunt și caracteristice aminelor, sunt înlocuirea succesivă a atomilor de hidrogen localizați la azot în aminele primare cu grupări alchil, ceea ce duce la formarea aminelor secundare și terțiare. Introducerea grupărilor alchil se realizează cu ușurință prin tratarea aminei cu o halogenură de alchil sau sulfat de alchil adecvat. O altă metodă prin care este posibil să se obțină amine secundare cu randamente mult mai bune se bazează pe capacitatea derivaților metalici ai multor amide substituite de tip RCONHR de a reacționa cu halogenuri de alchil. Din produsul alchilării în timpul hidrolizei se obține o amină secundară.

O altă modalitate de a prepara omologii de metilanilină este de a încălzi o halogenură de alchil cu un exces mare de amină aromatică.

O nouă modalitate de a obține derivați mono- și dimetili este utilizarea esterului metilic al acidului p-toluensulfonic pe amina corespunzătoare, iar pentru a obține amine secundare se propune interacțiunea azometinelor cu ioduri de alchil și se formează compuși care, la adăugare de apă sau alcool, împărțit într-o amină secundară și aldehidă.

4. Referințe

Andryushkova O.V., Kozlova A.V. Chimie organica. Secțiunile selectate: ghid de studiu. Novosibirsk: Editura NSTU, 2010.
Artemenko A.I. Chimie organica. M., 2012.
Artemenko A.I. O lume minunata Chimie organica. M.: facultate, 2011.
Berezin B.D., Berezin D.B. Curs de chimie organică modernă. Tutorial pentru universități. M.: Liceu, 2010.
Ivanov V.G., Gorlenko V.A., Geva O.N. Chimie organică M.: Masterstvo, 2012.
Kim K.N. Chimie organica. Novosibirsk, 2012.
Levitina T.P. Manual de chimie organică: manual. - Sankt Petersburg: „Paritate”, 2012.
Neiland O.Ya. Chimie organică: manual pentru licee. M.: Liceu, 2012.
Reutov O.I., Kurts A.L., Butin K.P. Chimie organică: în 2 vol. M.: Universitatea de Stat din Moscova, 2010.
Skvortsov A.V. Curs de cursuri de chimie organică. Novosibirsk: NSTU, 2012.
Shabarov Yu.S. Chimie organică: manual pentru licee.- ed. a II-a - M.: Chimie, 2012.

Încorporați PBrush

EMBED ChemWindow.Document

Aminele aromatice sunt capabile să înlocuiască hidrogenul grupării amino cu alchili. Această reacție duce la amine secundare și terțiare:

C 6 H 5 NH 2 + CH 3 I → C 6 H 5 -NH-CH 3 + CH 3 I → C 6 H 5 -N (CH 3) 2

Alchilarea se efectuează cu alcooli sau cloralcani; ca catalizatori se folosesc săruri monovalente de cupru sub formă de complecși de amoniac. Este important ca procesul de alchilare să fie în serie-paralel. Acest lucru se datorează faptului că amina rezultată, la rândul său, este capabilă să reacționeze cu un agent de alchilare. Compoziția produselor depinde de raportul dintre reactivi.

2. Acilarea aminelor aromatice

Sub acțiunea agenților de acilare (acizi, anhidride, cloruri acide), atomii de hidrogen din grupa amino sunt înlocuiți cu resturi de acil.

Derivații acil nu au proprietăți de bază. Sunt rezistenți la agenții oxidanți și, prin urmare, sunt utilizați ca intermediari în reacțiile aminelor în prezența agenților de oxidare (de exemplu, nitrarea).

3. Sinteza azometinelor (baze Schiff)

Cu încălzire slabă a aminelor primare aromatice cu aldehide aromatice, așa-numitele Bazele lui Schiff sau azometine:

Sub acțiunea acizilor diluați, bazele Schiff sunt hidrolizate în aldehidă și amină.

4. Reacțiile aminelor cu acidul azotat

Aminele aromatice primare cu acid azotic la 0 - 5 ° C formează săruri de diazoniu:

Aminele secundare, atunci când interacționează cu acidul azot, formează N-nitrozo-N-metilaniline:

Aminele terțiare cu acid azot intră într-o reacție de substituție electrofilă:

Cei mai importanți reprezentanți ai aminelor aromatice

Anilină a fost obținut pentru prima dată prin distilarea indigo-ului cu var (1826). În 1842 a fost obtinut de Zinin prin reducerea nitrobenzenului. Se găsește în urme în gudronul de cărbune. În industrie, se obține din nitrobenzen prin hidrogenare catalitică cu un catalizator de cupru în fază gazoasă. Anilina in cantitati mari se foloseste la obtinerea colorantilor, ciclohexilamina, caprolactama, pesticidele etc.

p-toluidina utilizat pe scară largă în producția de coloranți, în special magenta.

N, N-dimetilanilina utilizate la fabricarea coloranților și a explozivilor.

Cursul 28COMPUȘI DIAZO. COMPUȘI AZO

Reacția de diazotare, condiții, mecanism. Influența substituenților din ciclul benzenic asupra vitezei de reacție. Structura compușilor diazo în funcție de pH, transformări tautomerice. Proprietăți chimice. Reacții care au loc Cu eliberare de azot: substituție nucleofilă a grupării diazoniu cu hidroxil, grupare alcoxi, halogeni. mecanism de reacție. Reacțiile au loc fără eliberarea de azot. Condiții de reacție pentru cuplarea azo cu amine și fenoli. Efectul substituenților asupra reactivității compușilor diazo. Conceptul de coloranți azoici.

Reacția aminelor aromatice primare cu acidul azot duce la formare săruri de diazoniu(II. Grisi, 1858). Aceste săruri au formula generală [Ar-N≡N] + X - (unde X este Cl, Br, NO2, HSO4 etc.):

Denumirile sărurilor de diazoniu se formează prin adăugarea terminației -diazoniu la numele radicalului compusului aromatic original, indicând numele anionului, de exemplu, clorură de fenildiazoniu sau clorură de fenildiazoniu.

Constă în interacțiunea directă a halogenurilor de alchil (primare și secundare) cu amoniacul sau aminele. Această metodă este una dintre cele mai simple metode de obținere a aminelor și a sărurilor de tetraalchilamoniu și a fost descoperită de A. Hoffmann în 1849.

Alchilarea amoniacului

Reacțiile halogenurilor de alchil cu amoniacul se referă la procesele de substituție nucleofilă bimoleculară la un atom de carbon saturat, în care amoniacul sau amina joacă rolul unui agent nucleofil. Compușii de tranziție în astfel de reacții sunt mai polari decât cei inițiali, astfel încât vitezele de reacție cresc brusc în solvenți mai polari. Ca solvenți sunt utilizați de obicei alcooli (etanol sau metanol) și solvenți bipolari aprotici mai eficienți (DMF, DMAA). Reacțiile de alchilare a amoniacului care conduc la producerea de amine sunt utilizate pe scară largă atât în practica de laborator, cât și în industrie. Produșii unei astfel de interacțiuni vor fi amestecuri de amine primare, secundare și terțiare, iar în cazul unui exces de halogenură de alchil, în produșii de reacție se vor găsi și săruri de tetraalchilamoniu:

Poza 1.

Cationii de alchilamoniu au proprietăți acizi slabi. Ca rezultat al procesului de transfer al protonilor la moleculele de amoniac, se formează amine primare și cationi de amoniu. Aminele primare prezintă proprietățile unor agenți nucleofili mai puternici decât amoniacul original și, atunci când interacționează cu halogenurile de alchil, dau cationi de dialchilamoniu, din care se obțin în continuare aminele secundare. Acest proces poate continua mai departe, conducând la amine terțiare și chiar la săruri de tetraalchilamoniu. Întreaga secvență specificată de transformări secvențiale în curs este descrisă în schema de mai sus (ecuațiile (1)-(7)). Raportul cantitativ dintre aminele primare, secundare, terțiare și sărurile de tetraalchilamoniu depinde de raportul dintre reactivii inițiali.

O creștere a cantității de halogenuri de alchil contribuie la creșterea proporției de amine terțiare și săruri cuaternare de amoniu, în timp ce în cazul unui exces de amoniac se formează predominant amestecuri de amine primare și secundare. Cu toate acestea, chiar și în prezența unui exces mare de amoniac, reacțiile nu pot fi oprite în etapele de formare numai a aminelor primare. Într-unul dintre exemplele tipice - reacția unui mol de 1-bromooctan și a trei moli de $NH_3$ la 20$^\circ$C, se formează un amestec format din 45% din amina primară - octilamină, 43% din amina secundară - dioctilamină și urme de amină terțiară - trioctilamină . La cantitati mari amoniac, proporția de amine primare crește, dar aminele secundare sunt întotdeauna prezente în produșii de reacție.

Figura 2.

Astfel, alchilarea directă se dovedește a fi o metodă nesatisfăcătoare pentru obținerea de amine primare, secundare și terțiare pure.

Alchilarea aminelor

Alchilarea aminelor (amino-dehalogenarea) este un tip reacție organicăîntre o halogenură de alchil și o amină. Reacția are loc printr-o cale de substituție alifatică nucleofilă (substituție de halogenuri), iar produsul de reacție este o amină mai substituită. Metoda este utilizată pe scară largă în laborator, dar este mai puțin importantă din punct de vedere industrial acolo unde halogenurile de alchil nu sunt agenții de alchilare preferați.

Figura 3

În cazul în care o amină terțiară este utilizată în reacție, produsul de reacție este o sare de amoniu cuaternară în reacția Menshutkin:

Figura 4

Reacția Menshutkin (1890) - un fel deosebit reacție de alchilare a halogenurilor de alchil cu aminele terțiare, având ca rezultat formarea de săruri cuaternare de amoniu.

Figura 5

Aminele și amoniacul sunt în general suficient de bazice pentru a participa la alchilarea directă, adesea în condiții blânde. Reacțiile sunt dificil de controlat deoarece produsul de reacție (amina primară sau amina secundară) este adesea mai nucleofil decât precursorii și astfel va reacționa și cu agentul de alchilare. De exemplu, reacția 1-bromooctanului cu amoniacul sau cu amine cu catenă liniară dă amine primare și secundare în cantități aproape egale. Astfel, în scopuri de laborator, $N$-alchilarea este adesea limitată la sinteza aminelor terțiare. O excepție notabilă este reactivitatea acizilor alfa-halocarbon, care permit sinteza aminelor primare cu amoniac. Reacțiile intramoleculare ale haloaminelor dau aziridine ciclice, azetidine și pirolidine.

$N$-alchilarea este cale comună obținerea sărurilor de amoniu cuaternar din amine terțiare, deoarece alchilarea lor ulterioară nu este posibilă.

Exemple de reacții de $N$-alchilare cu halogenuri de alchil sunt reacțiile de obținere a benzilanilinei, 1-benzilindolilului și azetidinei. Un alt exemplu particular al acestui tip de reacție este reacția de derivatizare a ciclului. Industrial, etilendiamina este produsă prin alchilarea amoniacului cu 1,2-dicloretan.

Alchilarea arilaminelor

În condiții normale, halogenurile de arii ($ArX$) reacționează fără tragere de inimă cu aminele alchilate. Reacția necesită de obicei halogenuri de arii „activate”, cum ar fi cele care conțin grupări puternice de atragere de electroni, cum ar fi grupări nitro în pozițiile orto sau para față de atomii de halogen.

Figura 6

Pentru arilarea aminelor cu halogenuri de arii neactivate este utilă reacția Buchwald-Hartwiag. În acest proces, complecșii de paladiu servesc drept catalizatori.

Figura 7

Figura 8

Figura 9

Aminele reacționează ușor cu haloalcanii pentru a forma amine secundare și terțiare, așa cum se arată mai sus. În ultima etapă se formează săruri cuaternare de amoniu - patru grupuri organice legat covalent de azot, sarcina pozitivă este echilibrată de prezența unui ion negativ. Bazele cuaternare pot fi diferențiate de sărurile cuaternare:

2 R 4 N + X - + Ag 2 O + H 2 O → 2 AgX↓ + 2 R 4 N + OH -

Bazele cuaternare de amoniu (substanțe cristaline albe) sunt comparabile ca bazicitate cu NaOH, KOH.

3. Acilarea aminelor (obținerea amidelor)

Aminele primare și secundare reacționează cu anhidride și halogenuri acide pentru a forma amide:

Amidele substituite sunt denumite derivați ai amidelor nesubstituite ale acizilor carboxilici.

Acidul format în timpul reacției leagă o cantitate echivalentă de amină nereacționată. Această metodă devine neeconomică dacă amina este dificil de sintetizat sau este un reactiv scump. Prin urmare, aminele adesea acilează la Reacția Schotten-Baumann, care constă în interacțiunea unei amine și a unui agent de acilare în prezența unei soluții apoase de hidroxid de sodiu:

Interacțiunea cu acidul azot

Acidul azot HONO este instabil, dar soluția sa apoasă poate fi obținută prin dizolvarea nitritului de sodiu într-un acid diluat, cum ar fi acidul clorhidric, cu răcire.

Amine alifatice primare reacţionează cu acidul azot apos rece pentru a se forma săruri de diazoniu,în timpul descompunerii căreia se formează un amestec de diferiți produse:

Amine alifatice secundare reacționează cu acidul azot pentru a se forma N-nitrozamine Culoarea galbena. Acești compuși, amidele acidului azot, sunt baze foarte slabe.

Când alchilaminele terțiare reacţionează cu acidul azotat, se formează amestecuri complexe.

Formarea de izonitrili

Aminele alifatice primare formează izonitrili prin încălzire ușoară cu cloroform în prezența unei soluții alcaline concentrate:

Reprezentanți individuali

Toate aminele sunt otrăvitoare și sunt otrăvuri de sânge. Derivații lor N-nitrozo sunt deosebit de periculoși.

metilamină utilizat la producerea de insecticide, fungicide, acceleratori de vulcanizare, surfactanți, coloranți, propulsori, solvenți.

LA anul trecut aminele terțiare și sărurile de amoniu cuaternar sunt utilizate pe scară largă ca catalizatori de transfer de fază în sinteza organică.

Cursul numărul 27.AMINELE AROMATE

amine aromatice. Clasificare, izomerie. Nomenclatură, Metode de producție: din compuși nitro (reacția Zininului) și halogenuri de arii . Prepararea aminelor secundare și terțiare.

Proprietăți chimice. Influența inelului benzenic și a substituenților din acesta asupra bazicității. Reacții de alchilare și acilare. Fundațiile Schiff. Reacții ale aminelor primare, secundare și terțiare cu acidul azot. Reacții de substituție electrofilă în amine aromatice. caracteristicile acestei reacții. Anilină, p-toluidină, N,N-dimetilamină. Metode de obținere, aplicare.

Aminele aromatice pot fi primar ArNH2 (anilină, toluidine), secundar Ar2NH (difenilamină) și terţiar Ar3N (trifenilamină), precum și ArN aromatic gras (CH3)2 (N,N-dimetilanilină).