Alkylace aminu - Amine alkylation

Alkylace aminu (amino-dehalogenace) je typ organická reakce mezi alkylhalogenid a amoniak nebo amin.[1] Reakce se říká nukleofilní alifatická substituce (halogenidu) a reakčním produktem je vyšší substituovaný amin. Metoda je široce používána v laboratoři, ale méně v průmyslovém měřítku, kde jsou alkoholy často preferovanými alkylačními činidly.[2]

Pokud je aminem terciární amin, je reakčním produktem kvartérní amonná sůl v Menshutkinova reakce:

Aminy a amoniak jsou obecně dostatečně nukleofilní, aby podstoupily přímou alkylaci, často za mírných podmínek. Reakce jsou komplikovány tendencí produktu (primární amin nebo sekundární amin) reagovat s alkylačním činidlem. Například reakcí 1-bromoktanu s amoniakem se získá téměř stejná množství primárního aminu a sekundárního aminu.[3] Proto pro laboratorní účely N-alkylace je často omezena na syntézu terciárních aminů. Výjimkou je aminace alfa-halogenkarboxylových kyselin, které umožňují syntézu primárních aminů s amoniakem.[4] Intramolekulární reakce haloaminů X- (CH2)n-NH2 dávat cyklicky aziridiny, azetidiny a pyrrolidiny.

N-alkylace je obecná a užitečná cesta ke kvartérním amonným solím z terciárních aminů, protože nadměrná alkylace není možná.

Příklady N-alkylace alkylhalogenidy jsou syntézy benzylanilinu,[5] 1-benzylindol,[6][7] a azetidin.[8] Dalším příkladem je derivatizace cyklen.[9] Průmyslově, ethylendiamin se vyrábí alkylací amoniaku s 1,2-dichlorethan.

Anilin a příbuzné arylové deriváty

Tradičně je arylová aminace obtížná reakce, která obvykle vyžaduje „aktivované“ arylhalogenidy, jako jsou ty se silnými skupiny odebírající elektrony jako jsou nitroskupiny ortho nebo odst k atomu halogenu.[10] Pro arylaci aminů s neaktivovanými arylhalogenidy se použije Buchwald-Hartwigova reakce je užitečné. V tomto procesu slouží palladiové komplexy jako katalyzátory.[11]

Buchwald-Hartwigova reakce

Alkylace pomocí alkoholů

Průmyslově se většina alkylací obvykle provádí za použití alkoholů, nikoli alkylhalogenidů. Alkoholy jsou levnější než alkylhalogenidy a jejich alkylací nevznikají soli, jejichž likvidace může být problematická. Klíčem k alkylaci alkoholů je použití katalyzátorů, které činí z hydroxylové skupiny dobrou odstupující skupinu. Největší měřítko N-alkylace je produkce methylaminů z amoniaku a methanolu, což má za následek přibližně 500 000 tun ročně methylamin, dimethylamin, a trimethylamin. Reakce je špatně selektivní a vyžaduje separaci tří produktů. Mnoho dalších průmyslově významných alkylaminů se vyrábí, opět ve velkém měřítku, z alkoholů. Epoxidy jsou další třídou bez halogenidů N-alkylační činidla, užitečná při výrobě ethanolaminy.[2]

Alternativní alkylační metody

Pro laboratorní použití N-alkylační reakce je často neselektivní. Byla vyvinuta řada alternativních metod, například Delépine reakce, který používá hexamin. The Gabriel syntéza, zahrnující použití ekvivalentu k NH2−, platí pouze pro primární alkylhalogenidy.[12]

Reference

  1. ^ March, Jerry (1985), Pokročilá organická chemie: reakce, mechanismy a struktura (3. vyd.), New York: Wiley, ISBN  0-471-85472-7
  2. ^ A b Eller, Karsten; Henkes, Erhard; Rossbacher, Roland; Höke, Hartmut (2005). „Aminy, alifatické“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a02_001.
  3. ^ Organická chemie John McMurry, 2. vyd.
  4. ^ Organické syntézy, Sb. Sv. 1, str. 48 (1941); Sv. 4, s. 3 (1925). Odkaz
  5. ^ Organic Syntheses, Coll. Sv. 1, str. 102 (1941); Sv. 8, str. 38 (1928). Odkaz
  6. ^ Organic Syntheses, Coll. Sv. 6, str. 104 (1988); Sv. 54, str. 58 (1974). Odkaz
  7. ^ Organic Syntheses, Coll. Sv. 6, str. 106 (1988); Sv. 54, str. 60 (1974). Odkaz
  8. ^ Organic Syntheses, Coll. Sv. 6, str. 75 (1988); Sv. 53, str. 13 (1973). Odkaz
  9. ^ Org. Synth. 2008, 85, 10-14 Odkaz
  10. ^ Organic Chemistry 4. vydání. Morrison & Boyd.
  11. ^ J. F. Hartwig, „Organotransition Metal Chemistry: From Bonding to Catalysis“ University Science Books, 2010. ISBN  978-1-891389-53-5.
  12. ^ Ervithayasuporn, V. (2012). "Syntéza a reaktivita dusíkatých nukleofilů indukovaných klecí - přeskupení silsesquioxanů". Inorg. Chem. 51 (22): 12266–12272. doi:10.1021 / ic3015145. PMID  23134535.