Получение аминов

Для получения аминов сегодня открыто огромное количество самых разнообразных методов. Наиболее важные из них будут рассмотрены в отдельных главах:

• Прямое алкилирование аммиака и аминов;
• Непрямое алкилирование;
• Восстановительные методы;
• Получение первичных аминов из карбоновых кислот. Перегруппировки Гофмана, Курциуса и Шмидта.

Приведенные методы получения аминов различаются по областям своего применения, по своей доступности и по количеству побочных продуктов. В этой же главе кратко будут рассмотрены общие закономерности получения аминов и некоторые другие специфические пути их получения.

Общие методы получения аминов

1. Алкилирование аммиака и аминов (аммонолиз алкилгалогенидов или спиртов).

   Одним из первых методов алкилирование аммиака с помощью галогеналканов был метод А. Гофмана (1849) - реакция исчерпывающего метилирования:

   
   
   Рисунок 1.

   Для получения первичных аминов по Гофману необходимо применять избыток аммиака, иначе в реакционной смеси будут преобладать вторичные и третичные амины.

   В промышленности аммиак или амины алкилирують спиртами. При этом образуются первичные, вторичные или третичные амины в зависимости от условий процесса:

   
   
   Рисунок 2.

2. Другим видом применяемых методов получения аминов являются методы основанные на восстановлении различных азотсодержащих предшественников:

   • Восстановление нитросоединений;

   
   
   Рисунок 3.

   • Восстановление нитрилов и изонитрилов;

   
   
   Рисунок 4.

   • Восстановление амидов;

   
   
   Рисунок 5.

   • Восстановление азидов;

   
   
   Рисунок 6.

   • Восстановление иминов;
   • Восстановление оксимов.

3. Третьим видом методов получения аминов является перегруппировка азотсодержащих соединений.

   Кроме рассмотренных методов получения аминов из других азотсодержащих соединений, достаточно важными для синтеза первичных аминов являются методы основанные на перегруппировке электронодефицитных атомов азота:

   
   
   Рисунок 7.

Они происходят при реакциях расщепления: амидов (перегруппировка Гофмана), гидроксамовых кислот и их производных (перегруппировка Лоссена), азидов (перегруппировка Курциуса, Шмидта), оксимов, кетонов (перегруппировка Бекмана). Движущей силой этих перегруппировок является образование электронодефицитного атома азота.

Перегруппировка Лоссена

Эта реакция имеет принципиально тот же промежуточный продукт, что и в перегруппировках Гофмана и Курциуса. Для осущиствления такой перегруппировки используют гидроксамовые кислоты и их производные, которые под действием дегидратирующих агентов ($P_2O_5$, $SOCl_2$, полифосфорная кислота и др.) последовательно образуют ацилнитрен, затем - изоцианат и затем - амин.

Рисунок 8.

Получение аминосахаров

1. Аминолиз ангидросахаров. При действии аммиака, или первичных, или вторичных аминов на $\alpha$-оксиды сахаров происходит раскрытие ангидроцикла с образованием аминосахаров. Реакцию обычно проводят в спирте. Нуклеофильное раскрытие цикла происходит в транс-диаксиально, а соотношение изомеров определяется конформационными преобразованиями (полукрисла - $H$) исходного ангидропроизводного.

   
   
   Рисунок 9.

   Недостатком этого метода является ограниченная доступность $\alpha$-оксидов сахаров определенного строения.

2. Гликальний метод. Этот метод позволяет синтезировать аминосахара путем присоединения нитрозилхлорида к гликалям с последующим восстановлением нитрозогликозилхлорида. Существуют различные модификации этого метода, позволяющие управлять стереохимией реакции восстановления до аминогруппы и получать епимерные аминосахара.

3. Преобразование моносахаридов под действием кислот и оснований

   Под действием кислот и оснований моносахариды подвергаются многочисленным преобразованиям. Первой стадией всех этих преобразований является создание енола, катализируемое как кислотами, так и основаниями. Образованный енол по реакции Лобри де Брюина - Альберда ван Екенштейна превращается в эпимер альдозы и соответствующую кетозу.

   Классические условия проведения реакции Лобри де Брюина - Альберда ван Екенштейна (1895г.): 0.035% $NaOH$, 35 $^\circ$ С, 100 ч.

   Подобным образом можно получить эпимерные аминосахара. Например, из $N$-ацетил-$О$-глюкозамина получают $N$ -ацетил-$О$-манозамин. Последний является важным исходным соединением для синтеза $N$-ацетилнейраминовой кислоты, которая является важнейшим и самым распространенным представителем сиаловых кислот (распространенный класс природных соединений растительного и животного мира, в частности, в свободном состоянии находится в спинномозговой жидкости, слизистой оболочке желудка, щитовидной железе).

Рисунок 10.