Алкілювання аміаку. Ацилювання та алкілювання амінів

2. Ацилювання та алкілювання амінів

Третичні аміни відрізняються від первинних та вторинних амінів відсутністю здатних до заміщення атомів водню, пов'язаних із азотом. Ця відмінність ясно проявляється при дії ацилюючих та алкілуючих засобів; з первинних і вторинних амінів при ацилювання зазвичай виходять заміщені аміди, тоді як третинні аміни виділяються в незміненому стані після додавання води або водного лугу. Атоми водню в аміногрупі первинних і вторинних амінів можуть бути заміщені в певних умовах аліфатичним або ароматичним радикалом, або залишками -СONH 2 , -С1, -Вг і -NO 2 . Ці реакції коротко розглядаються нижче.

Ацилювання

Способи, застосовувані для ацилювання, можуть бути розділені на такі групи: нагрівання амінів з кислотами, взаємодія амінів з хлорангідридами, бромангідридами або ангідридами кислот і реакція амінів зі складними ефірами, або навіть з амідами кислот, що дає зазвичай гірші результати.

Перший із цих способів полягає в нагріванні аміну з надлишком відповідної карбонової кислоти.

Аналогічним шляхом виходять найвищі гомологи ацетаніліду. Цей спосіб часто застосовується для визначення одноосновних кислот. Цікаво відзначити, що мурашина кислота значно легша, ніж її гомологи, перетворюється на заміщені формаміди за цим способом. Форманілід легко утворюється при нагріванні 50%-ної водної мурашиної кислоти з аніліном.

Для ацетилювання амінів рекомендується також користуватися тіооцтовою кислотою. Перевага цього способу полягає в тому, що ацетилювання аніліну та його гомологів протікає у цьому випадку на холоді. Реакція протікає із виділенням сірководню.

Більш зручний та поширений спосіб отримання ацилованих амінів полягає у застосуванні хлорангідридів або ангідридів кислот. Хлорангідрид кислоти реагує з надлишком аміну з утворенням ацильованого похідного та солянокислої солі аміну.

Відділення солянокислої солі від ацильованого похідного аміну засноване на їхній різній розчинності. Зазвичай реакцію ведуть у такому розчиннику, в якому сіль аміну нерозчинна. Крім того, якщо ацильований амін нерозчинний у воді, солянокислу сіль легко видалити промиванням реакційної суміші водою

Якщо хлорангідрид кислоти порівняно стійкий до дії води та холодного водного розчину лугу, введення ацильної групи може бути здійснено за способом Шоттена та Баумана. Амін суспендують приблизно в 10%-ному водному розчині лугу і обробляють хлорангідридом кислоти, взятим в 1,25-1,5-кратному проти теорії кількості. При цьому реакційну суміш перемішують або збовтують, поки більша частина хлорангідриду не прореагує. Надлишок хлорангідриду розкладають слабким нагріванням реакційної суміші. Тяжке розчинне ацильне похідне, що утворилося, відфільтровують, промивають водою до повного видалення лугу і перекристалізовують з відповідного розчинника. Важливо, щоб у процесі реакції водний розчин весь час володів лужною реакцією. Цей метод успішно застосовується для хлорангідридів ароматичних кислот, арилсульфонових кислот і пирослизової кислоти. Слід зазначити, що сульфонільні похідні первинних амінів розчиняються в лугах, а сульфонільні похідні вторинних амінів нерозчинні. На цьому заснований спосіб розпізнавання та поділу первинних та вторинних амінів.

До інших способів ацилювання відносяться дія хлорангідриду кислоти на ефірний розчин аміну з вуглекислим калієм, що суспендується в ньому, а також ацилювання в піридині.

Для ацетилювання первинних ароматичних амінів у лабораторних умовах доцільно користуватися оцтовим ангідридом. Реакція між оцтовим ангідридом та аніліном або його гомологами протікає дуже легко і зазвичай здійснюється додаванням оцтового ангідриду до суміші аміну приблизно з 5-кратною за обсягом кількістю води. При реакції відбувається виділення тепла та суміш швидко густіє, внаслідок виділення ацетильного похідного. Якщо амін має порівняно високу молекулярну вагу, зазвичай зручніше перед додаванням оцтового ангідриду змішувати основу з розведеною оцтовою кислотою. Застосування спирту як розчинник при ацетилюванні амінів оцтовим ангідридом на холоду має ту перевагу, що надлишок ангідриду легко можна видалити 1-2-кратним випарюванням зі спиртом. Ацетилювання оцтовим ангідридом у водному або спиртовому середовищі не дає задовільних результатів при первинних ароматичних амінах, що містять в ядрі негативні замісники.

Вищезгаданий спосіб ацетилювання має ту перевагу, що при цьому не спостерігається утворення діацетильних похідних, що має місце при застосуванні нерозведеного оцтового ангідриду, наприклад, в результаті нагрівання 10 г аніліну з 40 г оцтового ангідриду протягом 1 години продукт реакції являє собою суміш, що містить 10 г діацетиланіліну та 5,6 г ацетаніліду18. Наявність заступників, наприклад -СНз, -NO 2 , -С1, -Вг, в положенні до аміногрупи сприяє утворенню діацетильних похідних. При нагріванні о-толуїдину з 4-кратною за вагою кількістю оцтового ангідриду зі зворотним холодильником виходить діацетил-о-толуїдин із чудовим виходом.

Наявність в ядрі ароматичного аміну нітрогрупи і меншою мірою хлору або брому уповільнює реакцію ацетилювання при кімнатній температурі. Це стає особливо помітним при накопиченні негативних груп у молекулі. При стоянні розчину 2, 4 б-триброманіліну в надлишку оцтового ангідриду при кімнатній температурі протягом 2 тижнів ацетильне похідне не утворюється. Присутність невеликої кількості концентрованої сірчаної кислоти дуже каталізує процес ацетилювання, з 1 в 2, 4, 6-триброманіліну в 20 г оцтового ангідриду в присутності двох крапель концентрованої сірчаної кислоти при стоянні протягом 10 хв. при кімнатній температурі утворюється чистий 2, 4, 6-трибромацетанілід. Для виділення продукту реакційну суміш виливають у воду.

Найкращий спосіб отримання ацетильних похідних нижчих алкнланилинов полягає у перегонці суміші рівних обсягів аміну та оцтового ангідриду; вище 200° переганяється ацетильне похідне у досить чистому стані. Багато з цих сполук кристалізуються при охолодженні.

Третичні аміни завдяки своїй будові не здатні до утворення амідів при взаємодії з хлорангідридами або ангідридами кислот. Однак вони можуть давати з хлорангідридами продукти приєднання, які зазвичай розкладаються під дією води з утворенням вихідного аміну. Наприклад, продукт приєднання 1 моля піридину до 1 молю хлористого ацетилу при дії спирту перетворюється на солянокислий піридин та оцтовоетиловий ефір. Хлористий діаліл також утворює продукт приєднання до піридину. Крім того, описані сполуки, що утворюються при взаємодії хлористого бензоїлу та хлористого ацетилу з триетиламіном, піридином, диметиланіліном та деякими іншими третинними амінами. Продукти приєднання триметиламіну до арилсульфохлоридів порівняно стійкі до дії води та дають хлороплатинати та хлораурати.

Утворення похідних сечовини

Солі первинних та вторинних амінів з ціановою кислотою більш-менш легко ізомеризуються з утворенням заміщених похідних сечовини.

RNH 2 HCNO --> RNHCONH 2

Ця реакція аналогічна перетворенню циановокислого амонію на сечовину. Наступні приклади ілюструють застосування цього методу. Первинні та вторинні аміни легко реагують з ефірами ізоціанової кислоти з утворенням похідних сечовини. Зазвичай для цієї мети застосовують фенілізоціанат, який нагрівають з еквімолекулярною кількістю аміну в якому-небудь гідроксилі розчиннику, наприклад, в петролейному ефірі.

Абсолютно необхідно оберігати реакційну суміш від доступу вологи і застосовувати лише ретельно зневоднені розчинник та амін, так як фенілізоціанат реагує з водою з утворенням дифенілсечовини. α-Нафтілізоціанат більш зручний у цьому відношенні, ніж фенілізоціанат, тому що він менш чутливий до дії води і тому при реакції утворюється менша кількість небажаних побічних продуктів.

Фенілізотіоціанат (фенілгірчична олія) реагує з амінами аналогічним чином з утворенням відповідних похідних тіомочевини. Реакція ця здійснюється в тих самих умовах, як і з фенілізоціанатом.

Алкілювання первинних та вторинних амінів

Послідовне заміщення алкільних груп атомів водню, що знаходяться у азоту в первинних амінах, веде до утворення вторинних і третинних амінів. Введення алкільних груп легко досягається дією на амін відповідного галоїдного алкілу або алкілсульфату. Склад кінцевого продукту реакції залежить значною мірою від відносних кількостей взятих у реакцію компонентів, а також і від умов досвіду, і зазвичай дуже важко отримати при алкілюванні тільки одне з можливих похідних аміну і тому продукт реакції, як правило, є сумішшю вторинного і третинного амінів поряд з значною кількістю первинного аміну, що не прореагував, а часто з домішкою деякої кількості солі четвертинної амонієвої основи. Отримання складної суміші при застосуванні галоїдного алкілу є результатом утворення при реакції галоїдоводню, який дає солі з амінами, що знаходяться в реакційній суміші. Розподіл галоїдоводню між амінами залежить від їх відносної основності, їхньої порівняльної кількості, а також від розчинності солей амінів у реакційній суміші. При алкілюванні ароматичних амінів осад, що виділяється зазвичай містить значну кількість солі вихідного аміну, а в розчині залишається алкільований амін, який вступає в подальшу реакцію з галоїдним алкілом. Такі труднощі можуть бути подолані, принаймні, до певної міри проведенням алкілування в присутності речовин, здатних зв'язувати галоїдозодород, що утворюється, наприклад, вуглекислої або двовуглекислої солі лужного металу. Для виділення вторинних амінів, поруч із вищезгаданими способами, зазвичай, крім деяких особливих випадків, користуються здатністю вторинних амінів утворювати нітрозаміни. При відновленні нітрозамінів оловом із соляною кислотою або при нагріванні їх з мінеральними кислотами виходять чисті вторинні аміни. Інший спосіб, яким вдається отримувати вторинні аміни з значно кращими виходами, заснований на здатності металевих похідних багатьох заміщених амідів типу RCONHR реагувати з галоїдними алкілами. З продукту алкілування при гідролізі виходить вторинний амін

Для цієї мети зручно користуватися ацетанілідом та його гомологами. Крім того, застосовувалися і формальні похідні первинних ароматичних амінів, а також арилсульфонільні похідні первинних амінів.

Інший спосіб отримання гомологів метиланіліну полягає у нагріванні галоїдного алкілу з великим надлишком ароматичного аміну. Після закінчення реакції надлишок ароматичного аміну беруть в облогу додаванням водного розчину хлористого цинку. Цей спосіб застосовувався для отримання багатьох алкіланілінів із цілком задовільними результатами. Таким же шляхом можуть бути отримані алкіланіліни, що містять третинну алкільну групу. Для алкілування амінів також можна користуватися діалкілсульфатами. Втім, зазвичай, цей спосіб обмежується застосуванням наявного у продажу диметилсульфату. Алкілювання цим способом проводиться в індиферентному розчиннику або в присутності водного лугу, причому остання модифікація має більш широке застосування. Замість діалкілсульфатів можна застосовувати ефіри арилсульфонових кислот. Спирти вступають у реакцію з солями первинних ароматичних амінів, приблизно, при 200° з утворенням моно-і діалкиларіламінів. Ця реакція має застосування у промисловості; для отримання метиланіліну нагрівають при 180° суміш 55 частин солянокислого аніліну та 16 частин метилового спирту. Для отримання диметиланіліну суміш 80 частин аніліну, 78 частин метилового спирту та 8 частин сірчаної кислоти нагрівають в автоклаві до 235°. В лабораторних умовах можна замість сірчаної кислоти користуватися іншим каталізатором, наприклад, йодом. Ще більш активним каталізатором цієї реакції є суміш порошкоподібної міді з бромистим натрієм або суміш галоїдних солей міді і натрію Вторинні аміни можуть бути також отримані відновленням. Ця реакція може бути здійснена електролітичним шляхом, дією цинкового пилу та водного лугу натрію у спиртовому середовищі або мурашиній кислоті.

Новий спосіботримання метальних похідних α- та β-нафтиламінів запропонований Родіоновим та Введенським. Для отримання моно- та диметильних похідних застосовується дія метилового ефіру р-толуолсульфонової кислоти на відповідний амін.

Інший цікавий спосіб отримання вторинних амінів заснований на взаємодії азометинів з йодистими алкілами, причому утворюються сполуки, які по додаванні води або спирту розщеплюються на вторинний амін та альдегід.

Арилювання первинних та вторинних амінів

Введення в аміногрупу ароматичного залишку зазвичай пов'язане з деякими труднощами, внаслідок малої реакційної здатності галоїду в ароматичних сполуках. Наприклад, хлорбензол і бромбензол не вступають у реакцію з аніліном в умовах, аналогічних застосовуваним для одержання етиланіліну. Втім, у присутності мідної бронзи чи йодистої міді ця реакція протікає гладкіше.

При взаємодії третинних амінів з йодистих алкіл утворюються солі четвертинних амонієвих основ. Загальний спосіб отримання таких сполук полягає у змішуванні обох компонентів, іноді в будь-якому відповідному розчиннику. Реакція протікає при кімнатній температурі або нагріванні за схемою.

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

Реакція утворення солей четвертинних амонієвих основ часто застосовується для ідентифікації третинних амінів, причому як реактив найбільше застосування має йодистий метил. Рекомендується також користуватися для цього метиловим ефіром р-толуолсульфонової кислоти. Нижче наводяться Загальні умовиреакції для одержання р-толуол-сульфоновокислих солей четвертинних амонієвих основ.

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

Замість галоїдних алкілів можна користуватися діалкілсульфатами або алкіловими ефірами ароматичних сульфонових кислот, причому утворюються сірчанокислі або арилсульфоновокислі солі відповідних четвертинних амонієвих основ.

Солі четвертинних амонієвих основ утворюються не тільки внаслідок взаємодії галоїдних алкілів або ефірів ароматичних сульфонових кислот з третинними амідами, але й при дії ефірів йодоцтової кислоти на деякі аміни. Найлегше вступають у цю реакцію бензилпіперидин, аліфатичні третинні аміни та хінолін. У деяких випадках для отримання четвертинних солей амонієвих.

Легкість утворення четвертинних амонієвих солей сильно залежить від характеру вихідних сполук.

Наявність заступників в положенні до аміногрупи надає уповільнюючу дію на швидкість реакції, що ясно видно з порівняння констант, для диметил-о-, -т- і р-толуїдину, а також для хіноліну і ізохіноліну. Це ще різкіше виражено за наявності двох заступників в положенні до аміногрупі.

Наприклад, третинні аміни (III) і (IV) не реагують з йодистим метилом при 100°, тоді як ізомерні аміни, що володіють іншою будовою, порівняно легко утворюють четвертинні амонієві солі

Диметилмезидин (V) і диметиламінопентаметилбензол (VI) також не здатні до утворення четвертинних амонієвих сполук

N-метилакридиния), осад (5-окси-N-метилакридан) окислюють хромовим ангідридом. Акридон сульфується і нітрується в положення 3 і 3,7, а при бромуванні дає 2,3-дибромпохідне. Мною апробовано метод отримання акридону із фенілантранілової кислоти. Вибрана реакція належить до реакцій замикання циклу. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ Реакції замикання циклу. Типи реакції. Реакції замикання...

Отримуваний ПВХ відрізняється високою полідисперсністю і широким молекулярно-масовим розподілом. Позитивні якості полімеризації в масі: висока чистота полімеру, його підвищені електроізоляційні властивості, прозорість виробів. Виробництво полівінілхлориду в суспензії Більшість ПВХ виробляється суспензійним методом, що забезпечує висока якістьполімеру (з порівняно вузьким...

І, звичайно, за багатьма іншими, які будуть отримані, - майбутнє. У цьому напрямі і працюють багато НДІ та дослідники. Аспекти пошуку нових ліків, пошук нових лікарських речовин складається з трьох основних етапів: хімічний синтез, встановлення фармакологічної активності та нешкідливості (токсичності) Така стратегія пошуку з великою витратою часу, реактивів, тварин, праці...

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: «Додаткові глави органічної хімії»

на тему: «Ацилювання та алкілювання амінів»

1. Вступ ………………………………………………………………… 3

2. Ацилювання та алкілювання амінів ………………………………. 5

2.1. Аміни: номенклатура, класифікація, застосування …………… 5

2.2. Хімічні властивості амінів ……………………………………... 9

2.2.1. Основні та кислотні властивості ……………………………. 9

2.2.2. Реакції ацилювання ……………………………………… 12

2.2.3. Реакції алкілування …………………………………….. 17

2.2.4. Ацилювання та алкілювання за Фріделем-Крафтсом ….. 21

2.2.5. Взаємодія амінів з азотистою кислотою …………… 25

2.3. Методи отримання амінів ………………………………………. 28

2.3.1. Алкілювання аміаку та амінів ………………………… 28

2.3.2. Відновлення азотовмісних органічних сполук …………………………………………………... 29

2.3.3. Перегрупування Гофмана …………………………………. 30

2.4. Біологічно активні аміни та їх похідні …………….. 30

2.5. Акрідон: отримання, властивості та застосування ………………….. 36

2.6. 9-аміноакрідін: отримання, властивості та застосування …………. 38

3. Висновок …………………………………………………………….. 39

4. Список літератури …………………………………………………….. 40

1. Введення

Аміни — похідні аміаку, у молекулі якого один, два чи три атоми водню помітні вуглеводневими радикалами. За кількістю замішаних атомів водню вони поділяються на первинні, вторинні та третинні аміни.

Існують і четвертинні амонієві солі, наприклад хлорид тетраметиламонію, відповідна йому основа - гідроксид тетраметиламонію, який є сильною основою, аналогічною лужних металів, так як зв'язок з гідроксильною групою тут іонна.

Залежно від природи вуглеводневих радикалів аміни поділяються на аліфатичні, аліциклічні, ароматичні та змішані (мають аліфатичний та ароматичний радикали). Ці сполуки відрізняються одна від одної будовою вуглеводневих радикалів.

Назви простих будовою амінів утворюють від назв відповідних вуглеводневих радикалів, пов'язаних з атомом азоту, додаючи в кінці корінь-амін. Крім того, ароматичні аміни мають тривіальні назви.

Нуклеофільність та основність амінів змінюються, як правило, симбатно: вони зменшуються зі зменшенням електронної щільності на атомі азоту або при його просторовому екрануванні та збільшуються зі збільшенням електронної щільності на атомі азоту або зі збільшенням його доступності.

Широко аміни та їх похідні застосовується у виробництві інсектицидів, фунгіцидів, прискорювачів вулканізації, поверхнево-активних речовин, барвників, ракетних палив, розчинників тощо.

Усе сказане вище підтверджує актуальність теми представленої роботи.

Мета роботи: вивчити реакції ацилювання та алкілювання амінів.

Для досягнення поставленої мети було визначено такі завдання:

1. Розглянути загальну характеристику амінів.

2. Розглянути хімічні властивості амінів.

3. Проаналізувати методи одержання амінів.

4. Дати характеристику біогенних амінів.

5. Представити одержання, властивості та застосування 9-аміноакридину.

2. Ацилювання та алкілювання амінів

2.1. Аміни: номенклатура, класифікація, застосування

Амінами називаються органічні похідні аміаку, у якому один, два чи всі три атоми водню заміщені на вуглеводневі радикали (граничні, ненасичені, ароматичні).

Назву амінів виробляють від назви вуглеводневого радикалу з додаванням закінчення -амін або від назви відповідного вуглеводню з приставкою аміно-.

Приклади наведено на Рис. 1:

CH 3 - NH 2 CH 3 - NH - C 2 H 5

Метиламін метилетиламін метилдифеніламін

Феніламін (анілін)

Рис. 1. Приклади напівструктурних формул амінів та їх назви

Залежно від кількості атомів водню, заміщених в аміаку на вуглеводневі радикали, розрізняють первинні, вторинні та третинні аміни (Рис. 2):

R - NH 2 R - NH - R ' R - N - R ”

первинний амін вторинний амін третинний амін

Рис. 2. Класифікація амінів. R , R ’, R ’’ – вуглеводневі радикали

Алкіламіни містять лише аліфатичні вуглеводневі радикали, наприклад (Рис. 3):

Рис. 3. Приклади алкіламінів

Ариламіни містять ароматичні радикали з атомом азоту в ароматичному кільці, наприклад (рис. 4):

Рис. 4. Приклади аріламінів

Алкіларіламіни містять аліфатичні та ароматичні радикали, наприклад (Рис. 5):

Рис. 5. Приклади алкіларіламінів

Гетероциклічні аміни містять азот у циклі, наприклад (Рис. 6):

Рис. 6. Приклади гетероциклічних амінів

Аміни, частіше як поліфункціональних похідних, знаходять застосування, будучи зазвичай напівпродуктами в органічних синтезах. Виходять із застосуванням амінів такі лікарські препарати, як новокаїн, спазмолітин, парацетамол, сульфаніламідні препарати.

Широке застосування знайшли сполуки зі спрощеною адреналіновою структурою, такі, як ефедрин, амфетамін, первітин тощо. (Мал. 7)

Рис. 7. Формули ефедрину (а), амфетаміну ( b), первітину (с)

Ці сполуки, володіючи структурою близькою до структури адреналіну, надають стимулюючу, збудливу дію, але сильнішу і тривалішу.

Аміни широко використовуються як термо- та світлостабілізатори (Рис. 8):

Рис. 8. Формули представників амінів термо- та світлостабілізаторів

Аміни можуть виступати в ролі модифікаторів гум та як вулканізуючі агенти (Рис. 9):

Рис. 9. Формули представників амінів модифікаторів гум та вулканізуючі агенти

Мономери для синтезу поліамідів (Рис. 10):

Рис. 10. Формули представників амінів

мономерів для синтезу поліамідів

Аміни можуть бути використані і як барвники (Мал. 11):

Рис. 11. Формули представників амінів барвників

Фотореактиви (Рис. 12):

Рис. 12. Формули представників амінів фотореактивів

Метиламін застосовується у виробництві інсектицидів, фунгіцидів, прискорювачів вулканізації, поверхнево-активних речовин, барвників, ракетних палив, розчинників.

Триетиламін застосовується у виробництві прискорювачів вулканізації, інгібіторів корозії, розчинник.

Анілін: виробництво N,N-диметиланіліну, дифеніламіну, лікарських засобів, антиоксидантів, прискорювачів вулканізації та фотоматеріалів

Деякі аміни застосовуються як селективні розчинники для вилучення урану із сірчанокислих розчинів. Аміни, що мають запах риби, використовуються як приманка у боротьбі з польовими гризунами.

Третичні аміни та солі четвертинних амонієвих основ набули широкого поширення як каталізаторів міжфазного перенесення в органічному синтезі.

2.2. Хімічні властивості амінів

Хімічні властивості амінів визначаються в основному присутністю атома азоту з неподіленою парою електронів, наявність якої зумовлює їх основні та нуклеофільні властивості.

2.2.1. Основні та кислотні властивості

Аліфатичні аміни є сильними основами (= 10-11) і перевершують за основністю аміак. Їхні водні розчини мають лужну реакцію:

RNH 2 + H 2 O → RNH 3 + + OH – (1)

Ароматичні аміни – слабкі основи (= 3-5), що пов'язано з руйнуванням при протонуванні стабільної пари, в якій бере участь неподілена пара електронів азоту (див. лек. №4).

При взаємодії з кислотами аміни утворюють розчинні у воді амонієві солі:

RNH 2 + HX → RNH 3 + X - (2)

Первинні та вторинні аміни є слабкими N-H кислотами (рКа =33-35) і утворюють солі при взаємодії з активними металами:

RNH 2 + Na → RNH - Na + + 1/2 H 2 (3)

Характер груп, що у атома азоту, надає великий вплив на основність аміну. Зазвичай аліфатичні аміни, є сильними основами, мають лужну реакцію на лакмус і у вологому стані поглинають двоокис вуглецю. Нижчі аліфатичні аміни є сильнішими підставами, ніж аміак, і титруються кислотами в присутності метилоранжу або бромфенолблау як індикатор. За наявності ароматичного залишку основність амінів виражена значно слабкіше; наприклад, анілін та його гомологи, хоч і утворюють солі з розведеними мінеральними кислотами, проте не дають лужної реакції на лакмус і не поглинають двоокис вуглецю з повітря. Титрування таких амінів кислотою у присутності звичайних індикаторів не дає задовільних результатів. Навпаки, солянокислі солі ароматичних амінів легко титруються. водним розчиномлуги у присутності фенолфталеїну, тобто. поводяться у умовах, як вільні кислоти. При збільшенні ароматичних радикалів у атома азоту спостерігається ще більше зменшення основності аміну. Солі дифеніламіну гідролізуються у воді значною мірою з частковим виділенням вільної основи. Трифеніламін є нейтральним з'єднанням і не утворює солей, за винятком комплексного з'єднанняіз хлорною кислотою.

Хоча введення нітрогрупи в ядро аніліну помітно знижує його основність, нітраніліни все ж таки мають основний характер і дають солі з мінеральними кислотами, які, проте, дуже легко, гідролізуються при дії води. Введення більше однієї нітрогрупи в ядро веде до подальшого зниження основності; дійсно, іолінітраміни виявляють лише незначну схильність до утворення солей. Те саме відноситься і до галоїдозаміщених амінів.

Зазвичай, для отримання солі до аміну додають невеликий надлишок кислоти, наприклад, розведеної сірчаної, концентрованої або розведеної соляної або бромистоводневої кислоти. Якщо при цьому сіль не випадає, розчин упарюють на водяній бані або у вакуум-ексикаторі до початку кристалізації. Якщо галоїдоводневі солі погано кристалізуються з водного розчину, їх одержують іншим шляхом, а саме пропусканням сухого галоїдоводню в розчин аміну в бензолі, хлороформі або ефірі. Цей метод особливо зручний для отримання галоїдоводневих солей алкіланілінів та діалкіланілінів, а також амінів, солі яких легко гідролізуються водою. При пропущенні сухого хлористого водню розчин диалкиланилина в сухому ефірі до насичення відповідні солянокислі солі легко виділяються в кристалічному стані. При цьому слід ретельно оберігати реакційну суміш від доступу до вологи. Солянокислі солі нижчих алкіланілінів найкраще отримувати у бензольному розчині. Втім, у разі алкіланілінів, що містять порівняно великі алкільні радикали, цей спосіб не дає таких задовільних результатів.

Більшість амінів утворює добре кристалізуються пікрати, які можуть служити для ідентифікації амінів або для виділення їх із сумішей. Зазвичай, пікрати виходять змішуванням обох компонентів у відповідному розчиннику, вибір якого визначається порівняльною розчинністю у ньому пікринової кислоти, пікрата та аміну. Менш зручно користуватися для цього реакцією обміну. Пікролонова кислота також застосовується для ідентифікації амінів, особливо у випадках, коли пікринова кислота не дає задовільних результатів. Солі пікролонової кислоти зазвичай складніше розчинні, ніж пікрати, і мають більш високу температуру плавлення. Цей спосіб застосовується головним чином для ідентифікації найпростіших похідних аліфатичних гідроксиламіну, похідних морфоліну і деяких алкалоїдів. Крім того, для ідентифікації амінів також застосовується імідазолдікарбонова кислота.

Ароматичні аміни утворюють продукти приєднання з ді- та тринітросполуками. Ці продукти іноді служать для ідентифікації амінів. Деякі аміни при дії 70% водної хлорної кислоти дають добре солі, що кристалізуються, які можуть служити для їх виділення та ідентифікації.

2.2.2. Реакції ацилування

Ацилування – введення ацильної групи (ацилу) RC у молекулу органічної сполуки шляхом заміщення атома водню. У широкому сенсі ацилювання це заміщення будь-якого атома чи групи атомів на ацилу. Залежно від атома якого приєднують ацил розрізняють C-, N-, O-, S – ацилирование.

Реакції ацилювання мають дуже багато корисних властивостей. Вони дозволяють вести молекулу функціональну групу C=O шляхом реакцій приєднання чи заміщення, не піддаючи вихідну молекулу окисленню (відновленню). Таким чином, можна отримувати сполуки різних класів: а) аміди; б) складні ефіри; в) ангідриди карбонових кислот; г) кетони та інші корисні сполуки. Не дивно, що реакції ацилування знаходять широке застосування у промисловості та у хімічних дослідженнях. У своїй роботі я розгляну три найбільш важливі типи реакцій ацилювання C-ацилювання, O-ацилювання та N-ацилювання.

Ацилування амінів ацилгалогенідами

Реакції амінодегалогенування найчастіше використовуються для синтезу амідів. Дія аміаку або амінів на ацилгалогеніди є загальним методом синтезу амідів (Рис. 13):

Рис. 13. Загальний метод синтезу амідів

Реакція дуже екзотермічна і потребує ретельного контролю, зазвичай охолодженням або розведенням. При використанні аміаку отримують незаміщені аміди, з первинних амінів отримують N-заміщені аміди, та якщо з вторинних амінів – N, N-дизаміщені аміди. Аналогічно можна ацилювати аріламіни. У деяких випадках для зв'язування галогеноводородної кислоти, що виділяється, додають водний розчин лугу. Така реакція називається методом Шоттена-Баумана.

Гідразин та гідроксиламін також реагують з ацилгалогенідами, даючи відповідно гідразиди RCONHNH 2 та гідроксамові кислоти RCONHOH; Ця реакція часто використовується для синтезу даних сполук. Якщо замість ацилгалогеніда взяти фосген, то як ароматичні, так і аліфатичні первинні аміни дають хлороформаміди ClCONHR, які втрачають HCl, перетворюються на ізоціанати RNCO. Це один із найпоширеніших методів синтезу ізоціанатів.

Тіофосген при аналогічній обробці дає ізотіоціанати. Фосген у цій реакції можна замінити безпечнішим трихлорометилхлороформіатом. При дії первинних амінів на хлороформіати ROCOCl утворюються карбамити ROCONHR'. Прикладом цієї реакції є захист аміногрупи в амінокислотах та пептидах дією карбобензоксихлориду (Рис. 14):

Рис. 14. Захист аміногрупи в амінокислотах та пептидах

дією карбобензоксихлориду

Аміногрупи взагалі часто захищають перетворенням на більш стійкі – амідні. Взаємодія ацилгалогенідів з нітридом літію дає N, N-діациламіди (тріациламіни).

Ацилування амінів ангідридами

За механізмом та діапазоном застосування реакція аміно-деацилоксизаміщення може бути проведена за участю аміаку, первинних або вторинних амінів (Рис. 15)

Рис. 15. Реакція амінодеацилоксизаміщення

Однак при використанні аміаку та первинних амінів виходять також і іміди, у яких з атомом азоту пов'язані дві ацильні групи. Це відбувається особливо легко у разі циклічних ангідридів, у тому числі утворюються циклічні аміди (Рис. 16):

Рис. 16. Реакція

отримання імідів

Другою стадією цієї реакції, яка набагато повільніше першої, є атака атома азоту амідної групи на карбонову кислоту.

Ацилування амінів карбоновими кислотами

При обробці карбонових кислот аміаком або амінами утворюються солі. Солі, отримані з аміаку, а також первинних та вторинних амінів в результаті піролізу дають аміди, але цей метод менш зручний, ніж реакції амінів з ангідридами, ацилгалогенідами та складними ефірами, і рідко використовується в препаративних цілях.

Хоча і взаємодія кислот з амінами не призводить безпосередньо до амідів, можна домогтися, щоб ця реакція йшла з хорошим виходом при кімнатній або трохи підвищеній температурі(Мал. 17):

Рис. 17. Реакція одержання амідів

Кислоти можна перетворити на аміди також нагріванням з амідами інших карбонових кислот (обмін), сульфонових або фосфінових кислот або дією трис(алкіламіно) баранів або тріс(діалкіламіно) баранів (Рис. 18):

Рис. 18. Перетворення кислот на аміди

Ацилування амінів складними ефірами

Перетворення складних ефірів на аміди – корисний метод синтезу незаміщених, N-заміщених та N, N-дизаміщених амідів з відповідних амінів (Рис. 19):

Рис. 19. Перетворення складних ефірів на аміди

Реакцію можна проводити з алкільними або ароматичними групами R та R'. Особливо гарною групою, що йде, є n-нітрофенільна. Ця реакція дуже цінна, так як багато складних ефірів легкодоступні або порівняно легко виходять навіть у тих випадках, коли цього не можна сказати про відповідний ангідрид кислоти або ацилгалогенід. Як і з реакції з ацилгалогенидами, цим методом зі складних ефірів можна синтезувати гідразиди та гідроксамові кислоти дією гідразину та гідроксиламіну відповідно. І гідразин, і гідроксиламін взаємодіють швидше, ніж аміак чи первинні аміни. Замість складних ефірів часто використовують фенілгідразиди, які отримують з фенілгідразину.

Залишається додати, що реакція утворення гідроксамових кислот. які у присутності тривалентного заліза дають пофарбовані комплекси, часто використовують як тест на складні ефіри.

Ацилування амінів амідами

Це реакція обміну, і її зазвичай проводять із сіллю аміну. Йде групою служить, як правило, NH 2 , а не NHR або NR 2 ; як реагенти найбільш широко застосовуються первинні аміни (у вигляді солей).

Для утворення комплексу з аміаком, що йде, можна додавати BF 3 . Цю реакцію часто застосовують для отримання заміщених похідних сечовини із самої сечовини (Рис. 20):

Рис. 20. Ацилування амінів амідами

Диметилформамід можна перетворити на інші формаміди тривалим нагріванням з первинним або вторинним аміном (Рис. 21):

Рис. 21. Перетворення диметилформаміду на інші формаміди

2.2.3. Реакції алкілування

N -алкілування нерідко класифікують як амоноліз (або аміноліз) органічних сполук).

Алкілювання по атомах інших елементів ( Si-, Pb-, AI -алкілування) являє собою найважливіший шлях отримання еле мент- і металорганічних сполук, коли алкільна групапро зв'язується з гетероатомом (Рис. 22):

2 RCI + Si R 2 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

Рис. 22. Реакції алкілування

Інша класифікація реакцій алкілування заснована на разлі чиях у будові алкільної групи, що вводиться в органічне або неор ганічне з'єднання. Вона може бути насиченою аліфатичною (етильною та ізопропільною) або циклічною. В останньому випадку ре акцію іноді називають циклоалкілуванням (Рис. 23):

Рис. 23. Реакція циклоалкілуванням

При введенні фенільної або арильної групи взагалі утворюється безпосередній зв'язок з вуглецевим атомом ароматичного ядра (арилювання) (Рис. 24):

C 6 H 5 CI + NH 3 → C 6 H 5 NH 2 + HCI

Рис. 24. Арилювання

До алкільної групи може входити ароматичне ядроабо двай зв'язок, і, якщо остання досить віддалена від реакційногон тра, реакція мало відрізняється від звичайних процесів алкілування (Рис. 25):

CH 2 =CH-CH 2 CI + RNH 2 → RNHCH 2 -CH=CH 2 + HCI

Рис. 25. Реакція алкілування

Проте введення вінільної групи (вінілювання) займає оспро бойове місце і здійснюється головним чином за допомогою ацетилену (Рис. 26):

ROH + CH≡CH ROCH=CH 2

CH 3 -COOH + CH≡CH CH 3 -COO-CH=CH 2

Рис. 26. Реакція вінілювання

Нарешті, алкільні групи можуть містити різні зам.е чи, наприклад, атоми хлору, гідрокси-, карбокси-, сульфокислотні групи (Рис. 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

Рис. 27. Структура алкільних груп

Найважливішою з реакцій введення заміщених алкільних групв ється процес β-оксиалкілування (в окремому випадку оксиетилірпро вання), що охоплює широке коло реакцій оксидів олефінів (Рис. 28):

Рис. 28. Оксіетиліро вання

Алкілуючі агенти та каталізатори

Усі алкілуючі агенти за типом зв'язку, що розривається в них при алкілюванні, доцільно розділити на наступні групи:

1. Ненасичені сполуки (олефін та ацетилен), у яких інпро виходить розрив -електронного зв'язку між атомами вуглецю;

2. Хлорпохідні з досить рухомим атомом хлору, сппро собним заміщуватися під впливом різних агентів;

3. Спирти, прості та складні ефіри, зокрема оксиди олефі нов, у яких при алкілюванні розривається вуглець-кисневий зв'язок.

Олефіни (етилен, пропілен, бутени та вищі) мають перстенье пінне значення як алкілуючих агентів. З огляду на дешевизну ними намагаються користуватися у всіх випадках, де це можливо. Глав ное застосування вони знайшли для С-алкілування парафінів та арома тичних з'єднань. Вони непридатні для N -алкілування і не всее де ефективні при S - та O -алкілуванні та синтезі металоорганічнихе ських з'єднань.

Алкілювання олефінами в більшості випадків протікає по іонному механізму через проміжне утворення карбокатіонів і каталізується протонними та апротонними кислотами. Реакційна здатність олефінів при реакціях такого типу визначається їхньою схильністю до утворення карбокатіонів:

(4)

Це означає, що подовження та розгалуження ланцюга вуглецевих атпро мов в олефіні значно підвищує його здатність до алкіліріванію:

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

У ряді випадків алкілювання олефінами протікає під впливом ініціаторів радикально-ланцюгових реакцій, освітлення або високої температури.м перетури. Тут проміжними активними частинками є свпро Бодні радикали. Реакційна здатність різних олефінів при та ких реакціях значно зближується.

Хлорпохідні є алкілуючі агенти найбільш широкого діапазону дії. Вони придатні для С-, О-, S - та N -алкілування та для синтезу більшості елементо- та металоргані з'єднань. Застосування хлорпохідних раціонально для тих процесів, в яких їх неможливо замінити олефінами або коли хлорпохідні дешевші і доступніші за олефіни.

Алкілююча дія хлорпохідних проявляється у трьох раз особистих типах взаємодій: в електрофільних реакціях, придо леофільному заміщенні та у вільно-радикальних процесах. Хутроа Низм електрофільного заміщення характерний для алкілування по атому вуглецю, але, на відміну від олефінів, реакції каталізуються лише апротонними кислотами (хлориди алюмінію, заліза). У пре слушному випадку процес йде з проміжним утворенням карбока тіона:

(6)

у зв'язку з чим реакційна здатністьалкілхлоридів залежить від ппро ляризацію зв'язку C - CI або від стабільності карбокатіонів і підвищується при подовженні та розгалуженні алкільної групи:

(7)

При іншому типі реакцій, характерному для алкілування по атпро мам кисню, сірки та азоту, процес полягає в нуклеофільному зам.е шення атома хлору. Механізм аналогічний гідролізу хлорпохідних, причому реакція протікає без каталізаторів:

(8)

Реакційна здатність хлорпохідних змінюється в даних процесах таким же чином, як при гідролізі, а саме:

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

перш -AIkCI > втор -AIkCI > трет -AIkCI (10)

Цілий ряд процесів алкілування хлорпохідними протікає за вільно-радикальним механізмом. Це особливо притаманно синтезів элементо- і металлорганических сполук, коли вільні радикали утворюються з допомогою взаємодії з металами :

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. Ацилювання та алкілювання за Фріделем-Крафтсом

Ацилювання за Фріделем-Крафтсом

Введення ацильної групи в ароматичне кільце за допомогою ацилюючого агента та кислоти Льюїса називають ацилюванням за Фріделем-Крафтсом. Ацилюючими агентами зазвичай є галогенангідриди та ангідриди кислот у присутності галогенідів алюмінію, бору трифториду або пентафториду сурми в якості кислот Льюїса. Ацилгалогеніди та ангідриди кислот утворюють із кислотою Льюїса донорно-акцепторні комплекси складу 1:1 та 1:2. Спектральними методами було встановлено, що хлорид алюмінію, бору трифторид і пентафторид сурми координуються по карбонильному атому кисню, так як він більш заснований ніж сусідній атом хлору. Електрофільним агентом у реакції ацилювання ароматичних сполукабо цей донорно-акцепторний комплекс, або катіон ацилія, що утворюється при його дисоціації (Рис. 29).

Рис. 29. Реакція ацилування за Фріделем-Крафтсом

Можна вважати, що повільною стадією реакції є атака одного з трьох електрофілів на арен, що веде доσ -комплексу. Ефективність цих ацилюючих частинок залежить від природи субстрату, ацилгалогеніду та розчинника, а також кількості взятого каталізатора.

При ацилюванні аренів ацилгалогенідами, що каталізується хлоридом або бромідом алюмінію в полярних апротонних розчинниках (нітробензолі, нітрометані та ін.), ацилюючим агентом є катіон ацилія, тоді як в малополярному середовищі (хлористом метилене . Природа ацилгалогенида також впливає на освіту та стабільність солей ацилію. Механізм реакції ацилювання аренів за Фріделем-Крафтсом під дією донорно-акцепторного комплексу (Рис. 30):

Рис. 30. Механізм реакції ацилування аренів за Фріделем-Крафтсом

Ароматичний кетон є сильнішою основою Льюїса, ніж ацилгалогенід і утворює стабільний комплекс з AlCl 3 або іншою кислотою Льюїса. Тому для ацилювання ароматичних сполук ацилгалогенідами потрібно дещо більше еквімолярної кількості каталізатора, а при ацилюванні ангідридами кислот два моля каталізатора (бо вони містять два карбонільні атоми кисню). Кетон виділяють, розкладаючи його комплекс з AlCl3водою чи соляною кислотою.

Ацилювання за Фріделем-Крафтсом повністю позбавлене тих недоліків, які притаманні реакції алкілування. При ацилювання вводиться тільки одна ацильна група, оскільки ароматичні кетони не вступають у подальшу реакцію (так само, як і інші арени, що містять сильні електроноакцепторні групи: NO 2 , CN, COOR). Ще однією перевагою цієї реакції порівняно з алкілуванням є відсутність перегрупувань в ацилюючому агенті. Крім того, для ацилювання не характерні реакції диспропорціонування продуктів реакції .

Алкілювання за Фріделем-Крафтсом

Реакція Ш.Фріделя-Дж.Крафтса (1877 р.) є зручним методом прямого введенняалкільної групи в ароматичний кільце. Алкілювання ароматичних сполук здійснюється під дією алкілгалогенідів, тільки в присутності як каталізатор відповідної кислоти Льюїса: AlBr 3 , AlCl 3 , GaBr 3 , GaCl 3 , BF 3 , SbF 5 , SbCl 5 , FeCl 3 , SnCl 4 , ZnCl 2 та ін. (Рис. 31):

Рис. 31. Алкілювання ароматичних сполук

Найбільш активними каталізаторами є безводні сублімовані броміди алюмінію та галію, п'ятифториста сурма, хлориди алюмінію та галію, менш активні галогеніди заліза (III), SbCl5, до малоактивних каталізаторів відносяться SnCl 4 та ZnCl 2 . В цілому активність кислот Льюїса як каталізаторів алкілування бензолу зменшується в ряді AlBr 3 >GaBr 3 >AlCl 3 >GaCl 3 >FeCl 3 >SbCl 5 >TiCl 4 >BF 3 >BCl 3 >SnCl 4 >SbCl 3 . Найпоширенішим каталізатором цієї реакції є заздалегідь сублімований хлористий алюміній.

Наприклад, механізм реакції бензилування хлористим бензилом у нітробензолі у присутності безводного AlCl 3 як каталізатор наступною схемою (Рис. 32):

Рис. 32. Механізм реакції бензилювання, де: =AlCl 4 -; H 2 O або ін. основу. Швидкість реакції лімітується другою стадією

Точна будова інтермедіату невідома. В принципі, можна уявити цілу низку структур від молекулярного комплексу до дисоційованих карбокатіонів (Рис. 33):

Рис. 33. Будова інтермедіату

Участь вільних карбокатіонів як алкілуючих агентів є малоймовірною.

Якби алкілуючі агенти були вільні карбокатіони, то повільною стадією була б стадія їх утворення (k 1 ), а реакція з аренами була б швидкою і третього порядку не мало спостерігатися. Вкрай малоймовірно, що алкілуючого агента є молекулярний комплекс. За низьких температур іноді вдається виділити комплекси алкілгалогенідів з кислотами Льюїса. Їх характерний повільний обмін галогенів за схемою (Рис. 34):

Рис. 34. Отримання комплексів алкілгалогенідів з кислотами Льюїса

Швидкість обміну зростає серед перв.R< втор.R<трет.R, что можно объяснить и ион-парным строением, и структурой координационного аддукта.

Багато дослідників, що працюють у цій галузі, вважають, що будова комплексів RX. MXn поступово змінюється від структури координаційного аддукту у разі R=СН 3 до структури іонної пари у разі R=t-Bu, проте експериментально це поки що не підтверджено.

Здатність атома галогену в RX до комплексоутворення з AlCl 3 або іншою жорсткою кислотою Льюїса різко зменшується від фтору до йоду, внаслідок цього активність алкілгалогенідів як алкілуючих агентів реакції Фріделя-Крафтса також зменшується в ряді RF>RCl>RBr>RI. З цієї причини алкіліодиди не застосовують як алкілуючого агента.

Відмінність в активності алкілфторидів і алкілбромідів настільки велика, що дозволяє селективно замінювати фтор у присутності брому в одній і тій же молекулі (Рис. 35):

Рис. 35. Відмінність в активності алкілфторидів та алкілбромідів

2.2.5. Взаємодія амінів із азотистою кислотою

Первинні, вторинні та третинні аміни по-різному взаємодіють із азотистою кислотою, що використовується для встановлення типу аміну. Нестійку азотисту кислоту генерують дією сильної кислотина нітрити.

Третичні аліфатичні аміни при звичайній температурі з азотистою кислотою не взаємодіють.

Вторинні аміни утворюють із азотистою кислотою стійкі нітрозаміни – рідкі або тверді продукти жовтого кольору:

R 2 NH + NaNO 2 + HCl → R 2 N-N=O + NaCl + H 2 O (12)

Нітрозаміни є сильними канцерогенами. Показана можливість синтезу нітрозамінів у шлунку людини з вторинних амінів і нітритів, що містяться в їжі та лікарських препаратах. Канцерогенна дія нітрозамінів заснована на їх здатності алкілювати нуклеофільні центри ДНК, що призводить до онкогенних мутацій.

Первинні аліфатичні аміни реагують із азотистою кислотою з виділенням газоподібного азоту. Реакція йде через утворення нестійкого первинного нітрозаміну, який ізомеризується в діазогідроксід, що перетворюється далі на сіль діазонію:

(13)

Подальший перебіг реакції залежить від природи вуглеводневого радикалу.

Якщо R - аліфатичний радикал, то сіль діазонію дуже нестійка і негайно розкладається з утворенням молекули азоту і карбокатіону, який потім взаємодіє з нуклеофілами, що знаходяться в реакційному середовищі (наприклад, з розчинником) або відщеплює протон і дає продукт елімінування. Наприклад, перетворення катіону н-пропілдіазонію можуть бути представлені наступною схемою (Рис. 36):

Рис. 36. Перетворення катіону н-пропілдіазонію

Реакція немає препаративного значення. Процес використовується в аналітичних цілях для кількісного визначення первинних аліфатичних амінів, у тому числі природних α-амінокислот, за обсягом азоту, що виділяється.

Солі арилдіазонію більш стійкі та можуть бути виділені з реакційної суміші. Вони є високореакційними з'єднаннями і широко використовуються в органічному синтезі.

Процес одержання ароматичних діазосполуку називається діазотуванням і виражається наступним сумарним рівнянням.

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

Реакції солей арилдіазонію можна розділити на два типи: реакції з виділенням азоту та реакції без виділення азоту.

Реакції, які з виділенням азоту. Цей тип реакцій є заміщення в ароматичному кільці, що йде групою в якому є молекула азоту N 2 (Рис. 37):

Рис. 37. Реакції солей арилдіазонію

Реакції використовуються для введення різних замісників у ароматичне кільце.

Реакції, які відбуваються без виділення азоту. Найбільш важливою реакцією цього є азосполучення. Катіон діазонію має слабкі електрофільні властивості та вступає в реакції електрофільного заміщення з аренами, що містять сильні електронодонорні заступники. При цьому утворюються азосполуки (Рис. 38):

Рис. 38. Реакції азопоєднання

Азосполуки містять довгу систему сполучених зв'язків і тому пофарбовані. Вони використовуються як барвники. Утворення пофарбованих сполук при взаємодії солей арилдіазонію з ароматичними амінокислотами (тирозин, гістидин) використовується для їх якісного та кількісного визначення.

Аміногрупа є сильним активуючим заступником та орієнтантом ІІ роду.

Анілін легко бромується бромною водою з утворенням триброманіліну (Мал. 39):

Рис. 39. Реакція бромування аніліну

У більшості реакцій електрофільного реакційноздатна аміногрупа попередньо захищається шляхом ацилування. Після проведення реакції ацильний захист знімають кислотним або лужним гідролізом (Рис. 40):

Рис. 40. Реакція ацилування

2.3. Методи одержання амінів

2.3.1. Алкілювання аміаку та амінів

Аміак взаємодіють з алкілгалогенідами RX з утворенням на першій стадії солі алкіламонію, яка з надлишком аміаку дає алкіламін. Алкіламін, будучи сильнішим нуклеофілом, ніж аміак, далі вступає в реакцію алкілгалогенідом з утворенням диалкілування продукту. Таким чином утворюється суміш моно-, ді-, тріалкіламінів та четвертинної амонієвої солі (Рис. 41):

Рис. 41. Реакції з алкілгалогенідом

Спирти алкілюють аміак та аміни у присутності каталізаторів дегідратації (Al 2 O 3 , SiO 2) при 300-500 0 C. У цьому випадку також утворюється суміш продуктів алкілування (Рис. 42):

Рис. 42. Алкілювання аміаку та амінів спиртами

2.3.2. Відновлення азотовмісних органічних сполук

Нітросполуки можуть бути відновлені до первинних амінів. Реакція використовується в основному для отримання первинних амінів ароматичних з доступних нітроаренів:

ArNO 2 ArNH 2 (15)

Як відновників використовують водень у присутності каталізаторів (Ni, Pt, Pd), метал (Fe, Zn, Sn) та кислоту, солі металів у нижчих ступенях окиснення (SnCl 2, TiCl 3).

Нітрили при відновленні також дають первинні аміни (Рис. 43):

RCN RCH 2 NH 2

[H]: H2/Ni; LiAlH 4

Рис. 43. Відновлення нітрилів

Аміди карбонових кислот відновлюються до амінів комплексними гідридами металів. З відповідних амідів можуть бути отримані первинні, вторинні та третинні аміни (Рис. 44):

Рис. 44. Відновлення амідів карбонових кислот

Відновлювальне амінування альдегідів та кетонів (Рис. 45):

Рис. 45. Відновне амінування альдегідів та кетонів

2.3.3. Перегрупування Гофмана

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

Використовується для отримання первинних амінів.

2.4. Біологічно активні аміни та їх похідні

Біологічну активність виявляють гетерофункціональні сполуки, що містять аміногрупу – амінокарбонові кислоти, аміноспирти, амінофеноли, аміносульфокислоти.

До них можна віднести гормони надниркових залоз (норадреналін, адреналін), щитовидної залози (тироксин, трийодтиронін), а також медіатори ЦНС (ацетилхолін, ГАМК та ін), медіатор запалення (гістамін) та інші сполуки.

Деякі амінокислоти та їх похідні можуть піддаватися декарбоксилювання - відщеплення карбоксильної групи. У тканинах ссавців декарбоксилювання може піддаватися цілий ряд амінокислот або їх похідних: Три, Тір, Вал, Гіс, Глу, Цис, Apr, Орнітин, SAM, ДОФА, 5-окситриптофан та ін Продуктами реакції є СО 2 та аміни, які мають виражену біологічну дію на організм (біогенні аміни) (Рис. 46):

Рис. 46. Реакція одержання біогенних амінів

Реакції декарбоксилювання незворотні та каталізуються ферментами декарбоксилазами. Простетична група декарбоксилаз у клітинах тварин – піридоксальфосфат. Деякі декарбоксилази мікроорганізмів можуть містити замість ПФ залишок пірувату - гістидиндекарбоксилаза Micrococcus та Lactobacilus, SAM-декарбоксилаза Е. coli та ін. Механізм реакції нагадуєреакцію трансамінування за участю піридоксальфосфату і також здійснюється шляхом формування Шиффової основи та амінокислоти на першій стадії.

Аміни, що утворилися під час декарбоксилювання амінокислот, часто є біологічно активними речовинами. Вони виконують функцію нейромедіаторів (серотонін, дофамін, ГАМК та ін.), гормонів (норадреналін, адреналін), регуляторних факторів місцевої дії (гістамін, карнозин, спермін та ін.).

Етаноламін (коламін) HOCH 2 CH 2 NH 2 є структурним компонентомскладних ліпідів. В організмі утворюється при декарбоксилювання амінокислоти серину.

Холін HOCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 – гідроокис 2-оксіетилтриметиламонію. Відносять до вітамінів групи В, хоча тварини та мікроорганізми здатні його синтезувати. Холін входить до складу фосфоліпідів (наприклад, лецитину, сфінгомієліну), служить джерелом метильних груп у синтезі метіоніну. З холіну в організмі тварин синтезується ацетилхолін - один із найважливіших хімічних передавачів нервових імпульсів. Холін є т.зв. ліпотропною речовиною - запобігає важким захворюванням печінки, що виникають при її жировому переродженні.

Холін – у медицині для лікування захворювань печінки застосовують хлорид холіну. Його вводять також до складу комбікормів сільськогосподарських тварин. Для аналітичних цілей використовують здатність холіну давати погано розчинні солі з фосфорновольфрамовою, платинохлористоводневою та деякими ін. гетерополікислотами.

Ацетилхолін CH 3 COOCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 - посередник під час передачі нервових імпульсів (нейромедіатор). Накопичення ацетилхоліну в організмі призводить до безперервної передачі нервових імпульсів та скорочення м'язової тканини. На цьому заснована дія нервовопаралітичних отрут (зарін, табун), які інгібують дію ферменту ацетилхолінестерази, що каталізує розщеплення ацетилхоліну.

Катехоламіни – дофамін, норадреналін, адреналін – біогенні аміни, продукти метаболізму амінокислоти фенілаланіну (Рис. 47):

Рис. 47. Формули катехоламінів

Дофамін має низку фізіологічних властивостей, притаманних адренергічних речовин.

Дофамін викликає підвищення опору периферичних судин (менше, ніж під впливом норадреналіну). Він підвищує систолічний артеріальний тиск унаслідок стимуляції α-адренорецепторів. Також дофамін збільшує силу серцевих скорочень через стимуляцію β-адренорецепторів. Збільшується серцевий викид. Частота серцевих скорочень збільшується, але не так сильно, як під впливом адреналіну.

Потреба міокарда в кисні під впливом дофаміну підвищується, проте внаслідок збільшення коронарного кровотоку забезпечується підвищена доставка кисню.

В результаті специфічного зв'язування з дофаміновими рецепторами нирок дофамін зменшує опір ниркових судин, збільшує кровоток і ниркову фільтрацію. Поруч із підвищується натрійурез. Відбувається також розширення мезентеріальних судин. Цією дією на ниркові та мезентеріальні судини дофамін відрізняється від інших катехоламінів (норадреналіну, адреналіну та ін.). Однак у великих концентраціях дофамін може спричинити звуження ниркових судин.

Дофамін пригнічує також синтез альдостерону в корі надниркових залоз, знижує секрецію реніну нирками, підвищує секрецію простагландинів тканиною нирок.

Основний фізіологічний ефект мелатоніну полягає у гальмуванні секреції гонадотропінів. Крім того, знижується, але меншою мірою, секреція інших тропних гормонів передньої частки гіпофізу - кортикотропіну, тиротропіну, соматотропіну.

Секреція мелатоніну підпорядкована добовому ритму, що визначає, у свою чергу, ритмічність гонадотропних ефектів та статевої функції. Синтез і секреція мелатоніну залежать від освітленості - надлишок світла гальмує його утворення, а зниження освітленості підвищує синтез та секрецію гормону.

Серотонін - це речовина, що є хімічним передавачем імпульсів між нервовими клітинамилюдського мозку та контролює апетит, сон, настрій та емоції людини.

Серотонін «керує» багатьма функціями в організмі. Наприклад, дуже цікавими є дослідження його впливу на прояв болю. Лікарем Віллісом доведено, що при зниженні серотоніну підвищується чутливість больової системи організму, тобто навіть найслабше роздратування відгукується сильним болем.

Катехоламіни - фізіологічно активні речовини, що виконують роль хімічних посередників у міжклітинних взаємодіях.

Адреналін має стимулюючий вплив на ЦНС. Він підвищує рівень неспання, психічну енергію та активність, викликає психічну мобілізацію, реакцію орієнтування та відчуття тривоги, занепокоєння чи напруги, гегенується при прикордонних ситуаціях.

Структурно близькі до катехоламінів деякі природні та синтетичні біологічно активні речовини, що також містять аміногрупу в b-положенні до ароматичного кільця (Рис. 48):

Рис. 48. Формули фенаміну та ефедрину

Фенамін є стимулятором центральної нервової системи, що знімає почуття втоми. Ефедрін - алкалоїд, що має судинорозширювальну дію.

Похідні п-амінофенолу – парацетамол та фенацетин – лікарські препарати, що мають знеболювальну та жарознижувальну дію (Рис. 49):

Рис. 49. Формули парацетамолу та фенацетину

В даний час фенацетин розглядається як речовина, що є канцерогеном для людини.

п-Амінобензойна кислота та її похідні (Рис. 50):

Рис. 50. п-Амінобензойна кислота та її похідні

п-амінобензойна кислота - вітаміноподібна речовина, фактор росту мікроорганізмів; бере участь у синтезі фолієвої кислоти (вітаміну ВЗ ). Складні ефіри п-амінобензойної кислоти спричиняють місцеву анестезію.

Анестезин та новокаїн застосовуються у вигляді розчинних у воді гідрохлоридів.

Сульфанілова кислота (п-амінобензолсульфокислота) та сульфаніламіди. Амід сульфанілової кислоти (стрептоцид) та його N-заміщені похідні – ефективні антибактеріальні засоби. Синтезовано понад 5000 похідних сульфаніламіду. Найбільшу активність виявляють сульфоніламіди, що містять гетероциклічні основи (Рис. 51):

Рис. 51. Формули похідних сульфанілової кислоти

Антибактеріальна дія сульфамідних препаратів полягає в тому, що вони мають структурну схожість з п-амінобензойною кислотою і є її атиметаболітами. Присутні в бактеріальному середовищі сульфаніламіди включаються в процес біосинтезу фолієвої кислоти, конкуруючи з п-амінобензойною кислотою, і на певній стадії блокують його, що веде до загибелі бактерій. Сульфаніламіди не впливають на організм людини, в якій фолієва кислота не синтезується.

2.5. Акрідон: отримання, властивості та застосування

Незаміщений акридон – дуже стійка у звичайних розчинниках жовта речовина; воно погано розчинне і плавиться за високої температури – 354°C . Кристалізується у вигляді голок (Мал. 52):

Рис. 52. Формула акридону

Акридони найзручніше розглядати як циклічні вінілоги амідів кислот. Вони являють собою асоційовані, високо плавляться і досить слабо розчинні сполуки, які краще перекристалізовувати з піридину або висококиплячих розчинників. Хімічно вони дуже стійкі, і при відновленні в акридини доводиться долати високий енергетичний бар'єр, наслідком є наступна стадія відновлення із заснуванням акриданов. Процес відновлення до акридана, проте, немає істотного значення, оскільки акриданы легко окислюються в акридини і глибше ця реакція не протікає. Існують і інші шляхи перетворення акридонов на акридини, які не включають безпосереднього відновлення. Акридони пофарбовані в кремовий або жовтий колір, багато хто сильно флуоресціює. Хемілюмінесценції та подразнюючої дії у сполук акридону не спостерігається. Майже всі акридони (навіть амінопохідні) – надзвичайно слабкі підстави. Акрідон відрізняється від ізомерних йому оксіакрідін відсутністю явно виражених кислих та основних властивостей. Спектр акридону теж значно відрізняється від спектрів оксіакрідінів. Молекулярна вага акридону була визначена кріоскопічно у фенолі; виявилося, що у умовах акридон мономерен; однак показано, що такі речовини можуть складатися з коротких ланцюгів молекул, з'єднаних водневим зв'язком.

Акридон виходить при окисленні акридину дихроматом натрію в оцтовій кислоті та при циклізації дифеніламін-2-карбонової кислоти (Рис. 53):

Рис. 53. Отримання акридону

Натрієм в етанолі він відновлюється в акридані, який може бути окислений в акрідін (Мал. 54):

Рис. 54. Отримання акридану

Похідні акридону знаходять застосування в медицині, наприклад циклоферон, що володіє антивірусними та імуномоделюючими властивостями та здатний пригнічувати розвиток низки мікробів.

2.6. 9-аміноакридін: отримання, властивості та застосування

9-аміноакридін являє собою світло-жовтий порошок (Рис. 55):

Рис. 55. Формула 9-аміноакридину

Методи одержання аміноакридинів більш численні, ніж методи синтезу самого акридину. 9-аміноакрідін можна отримати декількома способами. Один з них – це одержання його з 9-хлоракридину нагріванням з карбонатом амонію у присутності фенолу (Мал. 56):

Рис. 56. Отримання 9-аміноакрідін

9-аміноакридін може бути отриманий з акридину по реакції з амідом натрію (реакція Чичибабіна) (Рис. 57):

Рис. 57. Одержання 9-аміноакридин за реакцією Чичибабіна

Крім того, 9-аміноакридин може бути отриманий гідролізом 9-ціанакридину (з акридину або 9-хлоракридину) до відповідного аміду кислоти, і подальшим перетворенням аміду в бажаний амін, а також розкладанням азиду кислоти. При відновленні хлоропохідного воднем на Ni -Ренея утворюється 9,10-дигідроакридин, окиснення якого хромовою кислотою призводить до незаміщеного акридину.

Синтез нових речовин у ряді аміноакридинів є великим практичним інтересом.

3. Висновок

Таким чином, аміни це важливий класорганічних сполук, що мають свої характерні риси.

Насамперед, як стало зрозуміло,реакції ацилювання, характерні для амінів, мають багато корисних властивостей. Вони дозволяють вести молекулу функціональну групу C=O шляхом реакцій приєднання чи заміщення, не піддаючи вихідну молекулу окисленню (відновленню). Внаслідок чого можна отримувати сполуки різних класів: а) аміди; б) складні ефіри; в) ангідриди карбонових кислот; г) кетони та ін. корисні сполуки. Не дивно, що реакції ацилування знаходять широке застосування у промисловості та у хімічних дослідженнях.

Реакції алкілування, які також характерні для амінів, є послідовним заміщенням алкільних груп атомів водню, що знаходяться у азоту в первинних амінах, що призводить до утворення вторинних і третинних амінів. Введення алкільних груп легко досягається дією на амін відповідного галоїдного алкілу або алкілсульфату. Інший спосіб, яким вдається отримувати вторинні аміни з значно кращими виходами, заснований на здатності металевих похідних багатьох заміщених амідів типу RCONHR реагувати з галоїдними алкілами. З продукту алкілування при гідроліз виходить вторинний амін.

Ще один спосіб отримання гомологів метиланіліну полягає у нагріванні галоїдного алкілу з великим надлишком ароматичного аміну.

Новий спосіб отримання моно- і диметильних похідних полягає у застосуванні метилового ефіру р-толуолсульфонової кислоти на відповідний амін, а для отримання вторинних амінів запропоновано взаємодію азометинів з йодистими алкілами, причому утворюються сполуки, які за додаванням води або спирту розщеплюються на вторинний.

4. Список літератури

Андрюшкова О.В., Козлова О.В. Органічна хімія. Вибрані розділи: навчальний посібник. - Новосибірськ: Вид-во НДТУ, 2010.
Артеменко О.І. Органічна хімія. - М., 2012.
Артеменко О.І. Дивовижний світорганічної хімії. - М.: вища школа, 2011.
Березін Б.Д., Березін Д.Б. Курс сучасної органічної хімії. Навчальний посібникдля ВНЗ. - М: Вища школа, 2010.
Іванов В.Г., Горленко В.А., Гева О.М. Органічна хімія - М.: Майстерність, 2012.
Кім К.М. Органічна хімія. - Новосибірськ, 2012.
Левітіна Т.П. Довідник з органічної хімії: Навчальний посібник. – СПб: «Паритет», 2012.
Нейланд О.Я. Органічна хімія: Підручник для вузів. - М.: Вища школа, 2012.
Реутов О.І., Курц О.Л., Бутін К.П. Органічна хімія: в 2 т. - М: Изд.МГУ, 2010.
Скворцов А.В. Курс лекцій з органічної хімії. - Новосибірськ: НДТУ, 2012.
Шабаров Ю.С. Органічна хімія: Підручник для ВНЗ. - 2-ге вид. - М.: Хімія, 2012.

EMBED PBrush

EMBED ChemWindow.Document

Ароматичні аміни здатні замінювати водень аміногрупи на алкіли. Ця реакція призводить до вторинних та третинних амінів:

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

Алкілювання проводять спиртами або хлоралаканами, як каталізаторів використовують солі одновалентної міді у вигляді аміачних комплексів. Важливо, що процес алкілування є послідовно-паралельним. Це пов'язано з тим, що утворений амін, своєю чергою, здатний реагувати з алкилирующим агентом. Склад товарів залежить від співвідношення реагентів.

2. Ацилювання ароматичних амінів

При дії ацилирующих агентів (кислоти, ангідриди, хлорангідриди) водневі атоми аміногрупи заміщуються на ацильні залишки.

Ацильні похідні не мають основних властивостей. Вони мають стійкість до окислювачів і тому використовуються як проміжні речовини в реакціях амінів у присутності окислювачів (наприклад, нітрування).

3. Синтез азометинів (підстав Шиффа)

При слабкому нагріванні первинних ароматичних амінів з ароматичними альдегідами легко утворюються так звані підстави Шіффаабо азометини:

Під дією розведених кислот основи Шіффа гідролізуються до альдегіду та аміну.

4. Реакції амінів із азотистою кислотою

Первинні ароматичні аміни з азотистою кислотою при 0 - 5 ° С утворюють солі діазонію:

Вторинні аміни при взаємодії з азотистою кислотою утворюють N-нітрозо-N-метиланіліни:

Третичні аміни з азотистою кислотою вступають у реакцію електрофільного заміщення:

Найважливіші представники ароматичних амінів

Анілінвперше був отриманий в результаті перегонки індиго з вапном (1826). У 1842 р. його отримав Зінін відновленням нітробензолу. У незначних кількостях міститься у кам'яновугільній смолі. У промисловості одержують із нітробензолу каталітичним гідруванням з мідним каталізатором у газовій фазі. Анілін у великій кількості йде отримання барвників, циклогексиламіну, капролактаму, пестицидів та інших.

п-Толуїдіншироко застосовується у виробництві барвників, особливо фуксину.

N, N-диметиланілінзастосовується у виробництві барвників та вибухових речовин.

лекція 28.ДІАЗПОЄДНАННЯ. АЗОСЄДНАННЯ

Реакція діазоту, умови проведення, механізм. Вплив замісників у бензольному кільці на швидкість реакції. Будова діазосеоїненій залежно від рН, таутомерні перетворення. Хімічні властивості. Реакції, що протікаютьз виділенням азоту: нуклеофільне заміщення діазонієвої групи на гідроксил, алкоксигрупу, галогени Механізм реакції. Реакції, які відбуваються без виділення азоту. Умови реакції азосполучення з амінами та фенолами. Вплив заступників на реакційну здатність діазосполуки. Поняття про азобарвники.

Реакція первинних ароматичних амінів з азотистою кислотою призводить до утворення солей діазонію(II. Гріс, 1858 р.). Ці солі мають загальну формулу [Аг-N≡N] + X - (де Х Cl, Br, NO 2 , HSO 4 і т.д.):

Назви солей діазонію утворюються додаванням закінчення -діазоній до назви радикала вихідної ароматичної сполуки із зазначенням назви аніону, наприклад, фенілдіазоній хлорид або хлористий фенілдіазоній.

Полягає у прямій взаємодії алкілгалогенідів (первинних та вторинних) з аміаком або амінами. Цей метод є одним з найпростіших методів одержання амінів та солей тетраалкіламонію і був відкритий А. Гофманом у 1849 році.

Алкілювання аміаку

Реакції алкілгалогенідів з аміаком відносяться до процесів бімолекулярного нуклеофільного заміщення у насиченого атома вуглецю, в яких аміак або амін виконують роль нуклеофільного агента. Перехідне з'єднання таких реакціях більш полярні, ніж вихідні, тому швидкості реакцій різко зростають у більш полярних розчинниках. Як розчинники зазвичай застосовують спирти (етанол або метанол), і більш ефективні біполярні апротонні розчинники (ДМФА, ДМАА). Реакції алкілування аміаку, що призводять до отримання амінів, знайшли широке застосування як у лабораторній практиці, так і в промисловості. Продуктами такої взаємодії будуть суміші первинних, вторинних та третинних амінів, а у разі наявності надлишку алкілгалогеніду в продуктах реакції також будуть знаходитися солі тетраалкіламонію:

Малюнок 1.

Алкіламонієві катіони мають властивості слабких кислот. В результаті процесу перенесення протонів до молекул аміаку утворюються первинні аміни та катіони амонію. Первинні аміни виявляють властивості сильніших нуклеофільних агентів, ніж вихідний аміак, і при взаємодії з алкілгалогенідами дають катіони діалкіламонію, з яких далі виходять вторинні аміни. Цей процес може продовжуватися далі, приводячи до третинних амінів і навіть до солей тетраалкіламонію. Вся зазначена послідовність послідовних перетворень, що відбуваються, описується на наведеній вище схемі (рівняння (1)-(7)). Кількісне співвідношення первинних, вторинних, третинних амінів та солей тетраалкіламонію залежить від співвідношення вихідних реагентів.

Збільшення кількості алкілгалогенідів сприяє збільшенню частки третинних амінів та четвертинних амонієвих солей, у той час як у разі надлишку аміаку переважно утворюються суміші первинних та вторинних амінів. Однак навіть у разі великого надлишку аміаку реакції неможливо зупинити на стадіях утворення тільки первинних амінів. В одному з типових прикладів - реакції одного молю 1-бромоктану і трьох молей $NH_3$ при 20$^\circ$С утворюється суміш, що складається з 45% первинного аміну - октиламіну, 43% вторинного аміну - діоктиламіну і слідів третинного аміну - триоктиламіну . При великих кількостях аміаку частка первинних амінів зростає, але вторинні аміни завжди присутні у продуктах реакції.

Рисунок 2.

Таким чином, пряме алкілювання виявляється малозадовільним методом для отримання чистих первинних, вторинних та третинних амінів.

Алкілювання амінів

Алкілювання амінів (аміно-дегалогенування) є типом органічної реакціїміж алкілгалогенідом та аміном. Реакція протікає шляхом нуклеофільного аліфатичного заміщення (заміщення галогеніду), і продукт реакції є більш заміщеним аміном. Метод широко використовується в лабораторних умовах, але є менш важливим у промисловому відношенні, де алкілгалогеніди не є кращими агентами алкілу.

Рисунок 3.

У випадку, коли в реакції використовується третинний амін, продукт реакції є сіль четвертинного амонію в реакції Меншуткіна:

Рисунок 4.

Реакція Меншуткіна (1890 р.) особливий видреакції алкілування алкілгалогенідів третинними амінами, у результаті якої утворюються четвертинні амонієві солеї

Малюнок 5.

Аміни та аміак, як правило, досить основні, щоб брати участь у прямому алкілюванні, часто в м'яких умовах. Реакції важко контролювати, так як продукт реакції (первинний амін або вторинний амін) часто є більш нуклеофільними, ніж попередники, і таким чином, також будуть вступити в реакцію з алкілуючого агента. Наприклад, реакція 1-бромооктану з аміаом або нерозгалуженими амінами дає в майже рівних кількостях первинні та вторинні аміни. Таким чином, для лабораторних цілей, $N$-алкілування часто обмежується синтезом третинних амінів. Помітним винятком є реакційна здатність альфа-галовуглецевих кислот, які дозволяють синтезувати первинні аміни з аміаком. Внутрішньомолекулярні реакції галоамінів дають циклічні азиридини, азетидини та піролідини.

$N$-алкілування являє собою загальний шлях отримання четвертинних амонієвих солей з третинних амінів, так як подальше їх алкілування неможливо.

Прикладами реакцій $N$-алкілування за допомогою алкілгалогенідів є реакції отримання бензиланіліну, 1-бензиліндолілу та азетидину. Ще одним особливим прикладом реакції цього є реакція дериватизації циклена. Промислово етилендіамін отримують алкілуванням аміаку з 1,2-дихлоретаном.

Алкілювання аріламінів

У звичайних умовах арилгалогеніди ($ArX$) з алкілатними амінами реагують неохоче. Реакція зазвичай вимагає "активованих" арилгалогенідів, таких, які містять сильні електронакцепторні групи, такі, як нітрогрупи в орто- або пара-положення до атомів галогену.

Рисунок 6.

Для арилювання амінів з неактивованими арилгалогенідами корисною є реакція Бухвальда-Хартвіаг. У цьому процесі комплекси паладію служать як каталізатори.

Рисунок 7.

Малюнок 8.

Рисунок 9.

Аміни легко реагують з галогеналканами, утворюючи вторинні та третинні аміни, як показано вище. На останній стадії утворюються четвертинні солі амонію -чотири органічні групи ковалентно пов'язані з азотом, позитивний заряд урівноважений наявністю негативного іона. З четвертинних солей можна назвати четвертинні підстави:

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

Четвертичні амонієві основи (білі кристалічні речовини) за основною мірою зіставні з NaOH, КОН.

3. Ацилування амінів (отримання амідів)

Первинні та вторинні аміни реагують з ангідридами та галогенангідридами кислот з утворенням амідів:

Заміщені аміди називають як похідні незаміщених амідів карбонових кислот.

Утворена в ході реакції кислота пов'язує еквівалентну кількість аміна, що не прореагував. Такий метод стає неекономічним, якщо амін важко синтезувати або він є дорогим реактивом. Тому аміни часто ацилують по реакції Шоттен-Баумана,яка полягає у взаємодії аміну та ацилюючого агента у присутності водного розчину їдкого натру:

Взаємодія з азотистою кислотою

Азотиста кислота HONO нестійка, але її водний розчин можна отримати, розчинивши при охолодженні натрію нітрит в розведеній кислоті, наприклад, соляної.

Первинні аліфатичні аміниреагують з холодним водним розчином азотистої кислоти з утворенням діазонієвих солей,при розкладанні яких утворюється суміш різноманітних продуктів:

Вторинні аліфатичні аміниреагують з азотистою кислотою з утворенням N-нітрозоамінівжовтого кольору. Ці сполуки, аміди азотистої кислоти є дуже слабкими основами.

При взаємодії третинних алкіламінів із азотистою кислотою утворюються складні суміші.

Освіта ізонітрилів

Первинні аліфатичні аміни утворюють ізонітрили при слабкому нагріванні з хлороформом у присутності концентрованого розчину лугу:

Окремі представники

Всі аміни отруйні і є кров'яними отрутами. Особливо небезпечні їх N-нітрозопохідні.

Метиламінзастосовується у виробництві інсектицидів, фунгіцидів, прискорювачів вулканізації, поверхнево-активних речовин, барвників, ракетних палив, розчинників.

В Останніми рокамитретинні аміни та солі четвертинних амонієвих основ набули широкого поширення як каталізаторів міжфазного перенесення в органічному синтезі.

Лекція №27.АРОМАТИЧНІ АМІНИ

Ароматичні аміни. Класифікація, ізомерія. Номенклатура, Способи отримання: з нітросполук (реакція Зініна) та арилгалогенідів . Отримання вторинних та третинних амінів.

Хімічні властивості. Вплив бензольного кільця та заступників у ньому на основність. Реакції алкілування та ацилювання. Підстави Шиффа. Реакції первинних, вторинних та третинних амінів з азотистою кислотою. Реакції електрофільного заміщення у ароматичних амінів. Особливості цієї реакції. Анілін, п-толуїдин, N,N-диметиламін. Способи одержання, застосування.

Ароматичні аміни можуть бути первинними ArNН 2 (анілін, толуїдини), вторинними Ar 2 NH (дифеніламін), та третинними Ar 3 N (трифеніламін), а також жирноароматичними ArN(СН 3) 2 (N,N-диметиланілін).