Лекция 8. Амины. Синтез и свойства
advertisement
Лекция 8 Амины. Синтез и свойства Трудности впереди. Вергилий Классификация, изомерия, номенклатура аминов. Методы получения: алкилирование аммиака и аминов по Гофману, фталимида калия (Габриэль), восстановление азотсодержащих производных карбонильных соединений и карбоновых кислот, нитросоединений, алкилазидов. Перегруппировки Гофмана и Курциуса. Восстановительное аминирование карбонильных соединений. Строение аминов, химические свойства. Амины как основания. Сравнение основных свойств первичных, вторичных, третичных алифатических и ароматических аминов. Влияние на основность аминов заместителей в ароматическом ядре. Алкилирование и ацилирование аминов. Термическое разложение гидроксидов тетраалкиламмония по Гофману. Идентификация и разделение первичных, вторичных и третичных аминов с помощью бензолсульфохлорида (проба Хинсберга). Взаимодействие первичных, вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов с азотистой кислотой. Окисление третичных аминов. Реакции электрофильного замещения в бензольном ядре ароматических аминов, защита аминогруппы. OH HO CH3 NH OH HO NH2 HO HO HO H N норадреналин адреналин NH2 серотонин H N N CH3 N NH2 N NH2 амфетамин гистамин никотин CH3 Et2N CH3 O N NH2 O новокаин N CH3 N NH2 CH2CH2OH S Cl тиаминхлорид (витамин В1) N CH3 R1O O C OCH3 O кокаин O H C O H N CH3 R2O R1 = R2 = H морфин R1 = H; R2 = CH 3 R1 = R2 = Ac кодеин героин O Ph O C Me Ph CH2CH3 O C N Me N Me промедол Ph фентанил N Структура аминов 1.008 A° H N 107.3 ° H H 1.474 A° CH3 N H C6H5 113 ° H 105.9 ° . . Ph CH3 H H C6H5 CH3 H CH3 Cl N CH3 CH3 N N H . H Ph CH3 N H3C . C6H5 N C6 H5 N N N C6H5 CH3 Ph N - I Bn Ph CH3 Bn N - I Амины - основания Амины pKa Амины pKa NH3 9.24 CH3NH2 10.62 H2NCH2CH2NH2 9.92 (CH3)2NH 10.73 (CH3)3N 9.80 NH 11.31 C5H5N (пиридин) 5.23 NH 11.12 Значение рКа замещенных анилинов орто мета пара .NH δ+ CH3 4.44 OCH3 F Cl NO2- 4.52 3.20 2.65 0.26 4.72 4.23 3.57 3.52 2.47 5.10 5.34 4.65 3.98 1.02 2 δ δ δ Амины проявляют и кислотные свойства [(CH3)2CH]2NH + н-C4H9Li pKa -40 ТГФ [(CH3)2CH]2NLi + C4H10 Li N [(CH3)3Si]2NLi pKa -50 Алкилирование аминов проблематично RBr + NH3 RNH3+Br- + NH3 RNH2 + RBr R2NH2+Br- + NH3 R2NH + RBr R3NH+Br- + NH3 R3N + RBr + RNH3 Br RNH2 + + NH4 Br R2NH2+BrR2NH + NH4+BrR3NH+BrR3N + NH4+BrR4N+Br- CH3(CH2)6Br + NH3 3M 1M C2H5OH o 25 C CH3(CH2)5CH2NH2 + 45 % + [CH3(CH2)5CH2]2NH + [CH3(CH2)5CH2]3N 43 % 1% Реакция Габриэля O NK + RX O ДМФА 80-100 °C O O O O NR + NH2NH2*H2O O NR + KX NH NH C2H5OH O + RNH2 O O CO2Et NK + Br CO2Et CO2Et ДМФА N 80 °C O CO2Et O 1) EtONa / EtOH 2) BnBr O NH2 OH Bn O фенилаланин 64 % H+ ,t H2O o N O CO2Et Bn CO2Et Восстановление нитрилов CH3CH2CH2CH2CN CN CH3 LiAlH4 эфир LiAlH4 эфир CH3CH2CH2CH2CH2NH2 91 % CH2NH2 88 % CH3 Каталитическое гидрирование нитрилов C6H5CH2CN + H2 Ni Ренея 140 °C спирт C6H5CH2CH2NH2 + 70 % C6H5CH2CH2NHCH2CH2C6H5 RCN + H2 20 % RCH=NH + RCH2NH2 RCH2NH2 NC(CH2)8CN + H2 RCH=NCH2R + NH3 RCH2NHCH2R 100 атм.,125 °C H2N(CH2)10NH2 80 % Восстановление амидов CONMe2 CH3O CH3O LiAlH4 CH2N(CH3)2 эфир, 36 °C 88 % CH3O O CH2CNH2 LiAlH4 эфир, 36 °C CH3O CH2CH2NH2 CH3O CH3O NH2 O B2H6 ТГФ, 65 °C мескалин 40 % NH2 79 % Восстановление азидов Cl + NaN3 N C2H5OH N 86 % N LiAlH4 C6H5CH2NH2 89 % Br NaN3, 30 oC 18 - краун - 6 CH3CN N3 LiAlH4 эфир NH2 54 % Восстановление иминов R 1 R 2 + NH3 -H2O R 1 + NH3 O + NH3 H2/Ni -H2O Ph H NH -H2O H 1 R NH O PhCHO R 2 H2/Ni 90 атм.,70 oC NH R2 NH2 C6H5CH2NH2 89 % H NaBH3CN NH2 61 % O + NH(CH3)2 + NaBH3CN pH 2 - 3 C2H5OH N(CH3)2 85 % Реакция Лейкарта O NH + H2C O + H 120 °C NCH3 + CO2 OH 100 °C + NH2CHO HCOOH, 9 час 66 % O R2NH + CH2O H R2NCH2OH H NH2 R2NCH2OH2 O R2NCH3 + CO2 R2N=CH2 + H2O R2N=CH2 H C O Восстановление оксимов NOH H 1) LiAlH4,эфир 2) H3O NH2 80 % NOH H 1)NaBH3CN, CH3OH 2) CH3COOH 81 % NH2 Восстановление нитро-группы CH3 CH3 NO2 NH2 Fe + HCl C2H5OH 74 % NO2 NH2 NO2 NH2 SnCl2 HCl 57 % CHO CHO NO2 NH2 NaSH CH3OH NO2 79 - 85 % NH2 Перегруппировки O NH2 COCl C6H5 H CH3(CH2)16COOH NH2 NaOH,Cl2 H2O, 0-20 °C NH2 1) NaN3; t° 2) H2O HN3; 40 °C C6H6; H2SO4 C6H5 H CH3(CH2)16NH2 96 % Амины проявляют свойства нуклеофилов Bu3N + BuBr ДМФА 60 °C Et3N + C6H5CH2Cl Ac2O + C6H5NH2 C6H13CHO + C6H5NH2 O + NH Bu4N Br 95 % ацетон 60 °C C6H5CH2 NEt3 Cl 87 % толуол CH3CONHC6H5 98 % 0-20 °C CH3COOH C6H13CH=NC6H5 + H2O C2H5OH 82 % n-CH3C6H4SO3H o толуол ,110 C N 75 % Сульфонилирование аминов O ArS-NHR ArSO2Cl + RNH2 O O ArS-NR2 ArSO2Cl + R2NH O C6H5SO2Cl + RNH2 NaOH H2O проба Хинсберга O C6H5S-N O H R O C6H5S-NR Na O растворима в воде Сульфониламидные антибиотики OCH3 N N n-NH2C6H4SO2NH N n-NH2C6H4SO2NH сульфадиметоксин OCH3 N n-NH2C6H4SO2NH норсульфазол N S S C2 H5 этазол O OH N N NH2 CH2 NH C NH CH-COOH CH2-CH2-COOH N N производное птеридина n-аминобензойная кислота глутаминовая кислота Ф о л и е в а я к и с л о т а витамин B9 Биоизостер 4-аминобензойной кислоты H N H H N H ° 6.9 A ° 6.7 A H O C ° 2.3 A O O S O NH2 ° 2.4 A Нитрозирование аминов (CH3)2NH + HCl + NaNO2 BuNH2 + HNO2 0-5 °C Bu H2O 0-5 °C H2O (CH3)2N-N=O 88 % N-нитрозамин H +H+ N -H2O N N N O BuCl BuOH 5% 25% 10% 26% 0-5 °C Ar-N ArNH2 + NaNO2 + 2HX H2O OH 13 % Cl 3% N X + NaX + 2H2O Галогенирование аминов RNH2 + NaOCl R2NH + NaOCl 0-5 °C H2O 0-5 °C H2O RNCl2 R2NCl Окисление аминов O2 N NH2 CF3CO3H O2N CH2Cl2 NO2 50 °C NO2 NO2 88 % O2 N NH2 CF3CO3H O 2N CH2Cl2 NO2 86 % 50 °C H3 C NH2 Ph NH2 H2SO5 CH3CO3H H2 O N=O 73 % CH3 Ph Ph NO NOH NH + H2O2 (C2H5)3N + H2O2 HCOOCH3 30 % H2O2 0-20 °C CH3 N-OH 78 % 95 % (C2H5)3N+ OCH3 CH3 120 - 150 °C + (CH3)3NOH + N+(CH3)2 O64 % 36 % Амино-группа сильно активирует ароматические соединения в реакциях электрофильного замещения NHAc HNO3 H2SO4 O2N NHAc + следы 90 % NHAc 90 %-ная водн. HNO3 O2N NO2 NHAc + 77 % NH3 HSO4 NHAc NHAc 23 % NO2 NH3 SO3 Br NH2 NH2 H2O Br2 + Br 40 °C Br COOH 75 % COOH COOH COOH NH2 + Cl2 H2O 40 °C Cl NH2 69 -78 % Cl NH2 Br (CH3CO)2O NHCOCH3 NHCOCH3 H3O вода-спирт Br Br2 CH3COOH 50 °C NH2 1)POCl3 (CH3)2N +HCN(CH3)2 2)H2O O (CH3)2N CHO 80 - 85 % NR2 NaNO2+HCl 0-5 °C, H2O N O NR2 80 - 90 %
