03 - (2004) (1125802), страница 40
Текст из файла (страница 40)
° ВОССТАНОВИТЕЛЬНОК АМИНИРОВАНИЕ» КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНКНИй Имины, образуюшиеся из альдегидов или кетонов и аммиака, восстанавливаются до первичных аминов при гидрировании в присугствии обычных катализаторов гетерогенного гидрирования. Эту реакцию проводят в одну стадию, восстанавливая смесь карбонильного соединения и аммиака водородом под давлением над никелем Ренея. Поэтому весь процесс получил название «восстановительное аминирование» карбонильных соединений: Н -Н О НгФ1~ К1СК2 + Хнз — — Г К'СК2 Ч КС--~ --/ЛХН, О ХН К2 Сенз-С-Н + ХНз — — сен5-С-Н н~/Х1 С,Н,СН,ХН, О !! ХН 5 г Восстановительное аминирование широко применяется в промышленности для синтеза различных первичных аминов, особенно в фармакологии — для получения целого ряда биологически активных аминов.
В качестве примера приведем синтез фена- мина (амфетамина) — регулятора деятельности центральной нервной системы: |нн3 Сензснз-С-Снз —:а Сензснз-СН-Снз фенамин Н,/М (ам фетам ни) . О ХН2 Восстановительное аминирование, подобно каталитическому восстановлению нитрилов, осложняется побочной реакцией, 294 приводящей ко вторичному амину. При конденсации первичного амина с карбонильным соединением получается основание Шиффа, которое в результате каталитического гидрирования дает вторичный амин: Сен5снзХНз + СензсНΠ— ~ ~сьнзсН=ХСНзсенз) — в- — — СбнзснгХНСНзсенз Н /М Чтобы свести эту побочную реакцию к минимуму, следует использовать очень большой избыток аммиака.
С другой стороны, восстановительное аминирование можно применять и для получения вторичных или третичных аминов, если в качестве азотистого основания использовать первичный или соответственно вторичный амин: О СН 1! Р~, Н~ ! СН,ССН, + НН,СН,СН,НН вЂ” '' НССН,СН,ННСНСН, С Н ОН Имины восстанавливаются до первичных аминов под действием цианборгидрида натрия ХаВНзСХ. Этот реагент содержит электроноакцепторную цианогруппу и значительно менее активен по сравнению с ХаВН4. В противоположность боргидриду натрия, цианборгидрид натрия стабилен в водном растворе при р Н 2 — 3. В этих условиях он не реагирует с карбонильной группой, но легко восстанавливает имино-группу. Таким образом, восстановительное аминирование с помощью ХаВННСХ является идеальным синтетическим эквивалентом каталитического восстановительного аминирования карбонильных соединений.
Ниже приведены некоторые наиболее типичные примеры: О+ ХН,= ХН сзнгон — ХН (61%); о нн~снв, + н вн,сн ~ ° !Сн,в рН 2-3 С Н ОН (85%) 495 О )! рн 2-з Снзс(снз)зснз + ХНз + ХаВНзСХ С,Н ОН ХН2 — -~ СНзСН(СН1)зСНз (78%). Цианборгидрид натрия получается при обработке ХаВН, цианистым водородом. Другой важной в синтетическом отношении разновидностью восстановительного аминирования является реакция Эшвайлера — Кларка, предназначенная исключительно для синтеза третичных аминов, в которых одна из алкильных групп должна быть метильной. В качестве восстановителя в этой реакции применяется муравьиная кислота, карбонильной компонентой является формальде гид: Я (СНз)зСХН + Н-С~ + Н-С~ Н ОН (Снз)зс-Х(снз)2 + Сот .
(аз%) с то О 120'С ХН + Н-С„+ Н-С ХСНз + СОз . Н ОН (83%) В качестве промежуточной частицы в реакции Эшвайлера-Кларка образуется катион иминия, который затем отщепляет гидридион от формиат-иона: О н' К ХН + Н-С~~ КзХснзон; Н КзХСНзон КзХСНзонз КзХ=СНз + Нзо; + ~О К~Х вЂ” Н + Н-С~ — — ч~ К~ХСН + СО аО 396 Более ранний вариант этою процесса известен под названием реакции Лейкарта (1885 г.). Смесь карбонильного соединения и формиата аммония нагревают до 180' — 200'С с одновременной оттонкой образующейся воды. Формиат аммония выполняет двойную функцию: он является источником аммиака и гидрид-иона. Выходы аминов в реакции Лейкарта обычно более низкие, чем в реакции Эщвайлера — Кларка, но область ее применения шире и может быть использована для получения как третичных, так и первичных и вторичных аминов: с,н,сон, + нсоонн, с,н,снсн, Нбн) 180 С 11 НСООН, 9 час О НН, 1 ~(С~ ~3)2 200'С нонн[оно, ' ' НСООН, 9 час (75%) 19.5.7.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОКСИМОВ Оксимы получаются при взаимодействии альдегидов или кетонов с гидроксиламином с выходом, близким к количественному (гл. 16). Оксимы восстанавливаются алюмогидридом лития или цианборгидридом натрия до первичных аминов. Это исключительно удобный способ превращения карбонильной группы в СНХН, или СН,ХН,-группы: о,нин,н„р н нон,, ( Я оов ) но ~~2 1)наВНзСХ, СнзОН / нон ( Х, Н~н) 2) снзсоон )чн г Восстановление оксимов комплексными гидридами вытеснило старые методы восстановления натрием в спирте или каталитическим гидрированием. 297 19.5.8. ВОССТАНОВЛЕНИЕ НИТРОСОЕДИНЕНИИ Алифатические и ароматические нитросоединения восстанавливаются с образованием первичных аминов.
Этот метод наиболее важен для ароматических нитросоединений, которые получают прямым нитрованием аренов (см. гл. 13, ч. 2). Восстановление может быть выполнено как с помощью каталитического гидрирования, так и при действии разнообразных восстановительных агентов, таких как железо и соляная кислота, олово и соляная кислота, дихлорид олова и соляная кислота и др. Восстановление ароматических нитросоединений подробно рассматривается в гл. 20, здесь же будут приведены только некоторые, наиболее типичные примеры: СН СН нн (74%) НО2 Ре + НС! С,Н,ОН НН2 МО2 ХО 44Н2 Д (57%) НС! СНО СНО Гидросульфид и полисульфид натрия широко используются для восстановления одной из двух нитрогрупп в ароматическом кольце: О2 )чо О (79-85%) ХаБН СНЗОН )чо2 )ЧН2 ) ~а2~4 Н44 ( ) МО, Н,М Д МО, <44-444| С,Н,ОН .
02 Н2Х Алифатические нитросоединения также могут быть восстановле- ны до первичных аминов. Наилучшие результаты достигаются при 298 применении в качестве восстановителя системы иорошкообразное железо — сульфат железа ~И) в водной серной кислоте: носн,— с-но, ~ носн,— с-нн, Ре; РеоО ЫаНО~ Ре; РеБО снНсн,)онсн, сн4сн,ьснсн,~ ДМФА НзО-Но804 Вг НО, СНз(СНз)зСНСНз. ! <909И НН2 Однако восстановление нитроалканов не получило широкого распространения, поскольку алифатические амины — более доступный класс соединений, чем нитроалканы.
19.5.9. ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ АМИНОВ ИЗ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ. ПЕРЕГРУППИРОВКИ ГОФМАНА, КУРЦИУСА И ШМИДТА Эта группа родственных перегруппировок была рассмотрена ранее, в гл. 18, и будет рассматриваться в гл. 26. Здесь мы ограничимся тем, что приведем несколько примеров.
Перегруппировка Гофмана используется для промышленного получения фентермина — препарата, резко понижающего аппетит: 4ЧаОН, Оз с,н,сн,-сон,ь-нонн, с,н,сн,сснннн, НзО, 0 — 20 С фентермин Реакцию Шмидта можно проиллюстрировать следующим примером: Н~1Ч; 40 С СН ~СН 4 СООН вЂ” " СН ~СН ), НН нбн) С,Н,; НзБО4 Хотя исходные вешества для этих перегруппировок различны, ключевым интермедиатом в каждой из них является ацилнитрен, который затем перегруппировывается в изоцианат.
Изоцианат после гидролиза и декарбоксилирования карбаминовой кислоты превращается в амин. 399 19.6. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИНОВ Неподеленная пара электронов атома азота аминов определяет свойства этого класса соединений как нуклеофильных агентов. Амины играют роль активных нуклеофилов по отношению к самым разнообразным электрофильным центрам: з)зз- и зр~-гибридному атому углерода, атому серы сульфонилгапогенидов, азоту в хлористом нитрозиле или оксиде азота (111) и другим электрофильным центрам.
Многие из этих реакций уже были рассмотрены в других главах и разделах. 1й.б.1. АЛКИЛИРОВАНИВ АМИНОВ В разделе, посвященном получению аминов, описано алкилирование первичных, вторичных и третичных аминов алкилгалогенидами по Гофману. Эту реакцию следует рассматривать как нуклеофильное замещение у насыщенного яр~-гибридного атома углерода . В качестве примера приведем получение четвертичных солей аммония: (и-С4Нз)зЬ(: + СНзСНзСНзСНзВг — вв- ДМФА 60 С вЂ” (СНзСНзСНзСНз)4Х~Вг (95%); (СНзСН2)з)в(: + СбНзСН2С! — СбНзСНз1з( (СНзСНз)зС! (87%); Алкилирование аминов следует проводить в диполярных апротонных растворителях: ацетонитриле, ДМФА, а не в спиртовой среде.
Это позволяет резко уменьшить время проведения реакции и увеличить выход соли тетраалкиламмония. Обменной реакцией галогенидов тетраалкиламмония с гидроксндом серебра в спирте или бинарной системе спирт-бензол получают гидроксиды тетраалкиламмония с количественным выходом: в,н'оН ввон '""~ " в.н'он' ° вва . 0-20'С Зоо 19.6.2. АЦИЛИРОВАНИЕ АМИНОВ.
ПОЛУЧЕНИЕ АМИДОВ КИСЛОТ Первичные и вторичные амины реагируют с галогенангидридами, ангидридами и сложными эфирами карбоновых кислот с образованием амидов. Все эти реакции надо классифицировать как нуклеофильное замешение у карбонильного хр2-гибридного атома углерода, их механизм и применение в синтезе амидов рассмотрены в гл. 18. с НС 2(сн Ннн~ с н сон(сн Н: Ф СН С! С! (92%) (СНЗСО)2О + Сбн~)ЧН2 —.— ' Снзсо)Чнсбн5 + СНзСООН 0-20'С (98%) )ЧССН2СООСН2СН3 + Снз)ЧН2 Н,О ХССН2СО)н НСН3 + Снзснзон (88%) 19.6.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ АМИНОВ С КАРБОНИЛЬНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
