Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Ацетилхолин связывается с ферментом с помощью своей четвертичной аммониевой группы. Другие соединения, содержащие подобные четвер­тичные аммониевые группы, могут заменить ацетилхолин и, таким образом ингибировать каталитическое действие холинэстеразы.

21.4. ОСНОВНОСТЬ АМИНОВ

Все амины представляют собой типичные основания Льюиса, благодаря наличию неподеленной пары электронов на атоме азота. В этом отношении амины подобны спиртам и простым эфирам, которые также относятся к основаниям Льюиса. Азот менее электроотрица­телен по сравнению с атомом кислорода, поэтому амины представляют собой гораздо более сильные основания Льюиса по отношению к протону, чем спирты и простые эфиры. Другими словами, катион алкоксония является более сильной кислотой, чем катион алкиламмония

Амины более сильные основания, чем вода, поэтому водный раствор амина проявляет основные свойства. Константа равновесия для ки­слотно-основного взаимодействия воды и амина обозначается K_B и служит количественной характеристикой основных свойств аминов в водной среде.

Как обычно, концентрация воды не входит в это выражение для K_B, поскольку вода присутствует в большом избытке (все измерения относятся к разбавленным растворам) и ее концентрация остается практически постоянной. Вместо величины K_B удобнее пользоваться величиной K_a, которая характеризует кислотность сопряженного иона алкиламмония (см.гл. 3)»

; pK_B + pK_a = 14

Величины pK_a для ряда алифатических аминов, измеренные в водных растворах, приведены в табл. 21.1.

Все алифатические амины характеризуются значениями pK_B ниже, чем аммиак, т.е. являются более сильными основаниями, чем аммиак. Основность аминов в воде уменьшается в ряду: R₂NH > RNH₂ ~ R₃N, который не согласуется с влиянием +I-эффекта алкильной группы на основность аминов, поскольку третичные амины проявляют свойства более слабых оснований по сравнению со вторичными аминами. Это обычно связывают со стерическими препятствиями для переноса протона и сольватации в случае тре­тичных аминов. В газовой фазе основностъ аминов понижается в ожидаемой последовательности: R₃N > RNH₂ > R₂NH > R₃N (см. гла­ву 3). Необходимо проводить четкое различие между кислотностью самих аминов и кислотностью ионов аммония. Аммиак, первичные и вторичные амины относятся к числу очень слабых N-H кислот. Для аммиака рК_a равна примерно 35, а для диизопропиламина рК_a ~40. Анионы, образующиеся при депротонировании аминов, проявляют свойства очень сильных оснований. Это обстоятельство широко используется в органическом синтезе, где особую роль приоб­рел диизопропиламид лития (ЛДА) . Этот реагент хорошо растворим в ТГФ и эфире и образуется при взаимодействии н-бутиллития и диизопропиламина.

ЛДА обладает свойствами сильного основания, но слабого нуклеофильного агента, так как две изопропильные группы создают сильные стерические препятствия для образования новой связи с помощью неподеленной пары электронов атома азота. Аналогичными свойст­вами обладают

и другие пространственно затрудненные амид-анионы: Катионы алкиламмония характеризуются величинами рК_а порядка 10-11 и намного превосходят по своей кислотности соответствующие им амины.

Ариламины обладают значительно более низкой основностью по сравнению с алифатическими аминами. Для анилина величина рК_В составляет 9,37, а кислотность катиона C₆H₅NH₃⁺ (рК_a = 4,63) соответственно гораздо выше, чем у катионов алкиламмония.

Таблица 21.1

Основность аминов в воде при 25 С

Понижение основности анилина по сравнению с метиламином и другими алифатическими аминами на шесть порядков обусловлено совмест­ным действием двух факторов: - I эффекта фенильной группы и +М эффекта аминогруппы анилина . Фенилуксусная кислота (рК_а = 4,31) является более сильной кислотой, чем уксусная (рК_а = 4,74) и более слабые основные свойства анилина частично можно отнести за счет -I эффекта фенильной группы. Однако этот эффект слишком мал и не играет решающей роли по сравнению с дело­кализацией неподеленной пары электронов азота по бензольному кольцу. Делокализация уменьшает способность этой электронной пары к связыванию протона или другого акцептора.

Обычно делокализацию электронов изображают или с помощью изогнутых стрелок, или формулами с пунктирными («частич­ными») связями:

Как видно, неподеленная электронная пара атома азота в молекуле анилина "смещается " преимущественно в орто- и пара-положения бензольного кольца, что обусловливает орто/пара- ориентацию при электрофильном замещении в анилине.

Наиболее эффективное сопряжение пары электронов азота с бензольным кольцом будет наблюдаться тогда, когда эта пара распола­гается на р-орбитали, параллельной р-орбиталям ароматической системы. Однако пара электронов азота стремится занять гибрид­ную орбиталь с некоторым вкладом s-характера, что энергети­чески предпочтительно. Для анилина реализуется компромисс , при котором неподеленная пара элtктронов азота занимает орбиталь с большей долей р-характера, чем в аммиаке, но имеющей все же некоторый вклад s-орбитали. Вследствие этого валентный .угол HNH в анилине (113,9°) больше, чем в аммиаке (107,3°) . Плос­кость НNН наклонена по отношению к бензольному кольцу на 39,4°:

Заместители в бензольном кольце анилина оказывают такое влияние на его основные свойства, которое поддается количествен­ной и качественной оценке на основе обычных электронных эффектов заместителей. Электронодонорные заместители вызывают повышение, а электроноакцепторные заместители понижают основность замещен­ного анилина (табл. 21.2.)

Таблица 21.2

Значение рК_a замещенных анилинов в воде при 25°

N-Метил и N,N-диметиланилин, как и следовало ожидать, являются более сильными основаниями, чем сам анилин. Для С₅Н₅N(СН₃)₂ рК_a = 5,07, а для С₅Н₅N(С₂Н₅)₂ рК_a = 6,57. Анилин почти нацело образует соль (хлорид фениламмония) уже в 0,1 Н paстворе соляной кислоты, 4-нитроанилин нацело протонируется в 50%-ной серной кислоте, а 2,4-динитроанилин (рК_а = -4,4) растворяется только в концентрированной серной кислоте (см. гл. 3). Соли аминов, как правило, легко растворимы в воде даже в тех случаях, когда исходный амин в воде нерастворим. Это широко используется при отделении аминов от примесей неосновного ха­рактера. Амин превращают в соль при обработке смеси водным раст­вором сильной кислоты, отделяют водный слой, из которого после щелочной обработки выделяют чистый свободный амин.

21.5. ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОВ

Существует огромное число разнообразных методов получения аминов. В этом разделе будут рассмотрены только наиболее общие и важные из них. Приведенные ниже способы синтеза аминов раз­личаются областью своего применения, доступностью метода и коли­чеством побочных продуктов при реализации требуемого превращения.

21.5.1. Прямое алкилирование аммиака и аминов

Амины получаются при взаимодействии первичных и вторичных алкилгалогенидов с аммиаком. Эта реакция была открыта А.Гофманом в 1849 году и является наиболее простым методом синтеза первичных, вторичных и третичных аминов, а также солей тетраалкиламмония. Реакция алкилгалогенидов с аммиаком или аминами относится к процессам бимолекулярного нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода, в которых аммиак или амин выполняют роль нуклеофильного агента. Переходное состояние такого процесса более полярно, чем исходные реагенты, поэтому скорость реакции резко возрастает в более полярной среде. В качестве растворителя обычно используют этанол или метанол, но более эффективны диполярные апротонные растворители ДМФА, ДМАА. Алкилирование аммиа­ка с целью получения аминов нашло широкое применение в промыш­ленности, но все реже и реже используется в лабораторных усло­виях, поскольку в этой реакции всегда образуется смесь первично­го, вторичного и третичного амина, а при наличии избытка алкилгалогенида и соли тетраалкиламмония.

Характеристики

Список файлов книги