Имины, которые образуются из альдегидов или кетонов и аммиака, могут восстанавливаться до первичных аминов при гидрировании в присутствии обычных катализаторов гетерогенного гидрирования. Эти реакции проводят в одну стадию, восстанавливая смеси карбонильных соединений и аммиака водородом под давлением над никелем Ренея. Поэтому весь процесс получил название "восстановительное аминирование" карбонильных соединений:
Рисунок 1.
Замещение кислорода карбонильной группы
Взаимодействие альдегидов и кетонов с аммиаком и аминами сначала приводит к образованию неустойчивых продуктов присоединения по двойной $C = O$ связи - оксиаминосоединениям. Последние в результате отщепления воды переходят в соответствующие иминосоединения - альдимины или кетимины.
Кетимины получают также каталитическим путем, пропуская смесь кетонов с аммиаком над $ThO_2$ при 300-400 $^\circ$ С. Это эффективный метод синтеза али-циклических, жирноароматичних и ароматических кетиминов. Например, дифенил-кетимин ($R = R' = Ph$) получают из бензофенона почти с количественным выходом.
Рисунок 2.
Замещение кислорода иминогруппы в альдегидах и кетонах с одновременным восстановлением имина в присутствии восстановителя - муравьиной кислоты - один из случаев восстановительного аминирования альдегидов или кетонов при действии аммиака или первичных и вторичных аминов (реакция Валлаха-Лейкарта).
Реакция Валлаха-Лейкарта
Реакция Валлаха (1905) - Лейкарта (1885) является важным методом получения первичных, а особенно, вторичных или третичных аминов. Она широко применяется в органическом синтезе, поскольку позволяет сохранить имеющиеся в исходной составе группы, легко восстанавливаются (например, $C = C$, $NO_2$, $CN$). В реакцию вступают алифатические, алициклические, жирноароматические, ароматические и гетероциклические альдегиды и кетоны. Синтез проводят при нагревании карбонильного соединения с аммонийной солью муравьиной кислоты ($HCOONH_4$) или формамидом ($HCONH_2$) или с первичным или вторичным амином и муравьиной кислотой. Считают, что процесс может происходить по одному из приведенных механизмов.
По первому механизму, при взаимодействии карбонильной соединения с аммиаком или амином (образующегося при термической диссоциации соли муравьиной кислоты) образуется в соответствии оксиамин или имин. При восстановительном воздействии на них муравьиной кислоты образуется сначала карбокатион, который далее присоединяет гидрид-ион от аниона муравьиной кислоты и образует амин.
Рисунок 3.Другой механизм предусматривает создание циклического переходного состояния, при взаимодействии карбон-имониевого катиона 1.2 с муравьиной кислотой.
Рисунок 4.
Следует отметить, что при реакции с аммиаком или первичными аминами могут происходить побочные процессы - дальнейшее восстановительное аминирование соответствующими первичными или вторичными аминами (которые образовались в первом цикле реакции) исходных альдегидов или кетонов с образованием более высокоалкилированных аминов.
В определенных условиях (например, на холоде, в присутствии поташа) альдегиды и кетоны реагируют со вторичными аминами по другой схеме: происходит отщепление воды и образования диаминопороизводных, при перегонке которых отщепляется одна молекула амина и образуются енамины.
Можно проводить синтез енаминов и в других условиях, например, при кипячении реагентов в бензоле в присутствии $п$-толуолсульфокислоты (для облегчения дегидратации). Во время реакции отгоняется азеотропная смесь воды с бензолом.
Рисунок 5.
Если в реакцию вводить циклические кетоны и циклические амины, то образуются циклические енамины:
Рисунок 6.
Полученные енамины (в частности, циклические) можно использовать для синтеза третичных аминов (восстановлением муравьиной кислотой):
Рисунок 7.
Енамины легко гидролизуются разбавленными кислотами с отщеплением вторичного амина и образованием исходного карбонильного соединения:
Рисунок 8.
Это свойство енаминов часто используют для защиты одной из карбонильных групп в дикетонах от действия различных агентов (например, албмомогидрида лития). После проведения реакции регенерируют карбонильную группу посредством гидролиза енаминной группы.
Каталитическое гидроаминирование альдегидов и кетонов
Путем каталитического гидроаминирования альдегидов и кетонов в присутствии аммиака, первичных или вторичных аминов при повышенном давлении можно получить соответствующие первичные, вторичные или третичные амины.
Реакция восстановительного каталитического аминирования включает стадию дегидратации промежуточного продукта, образовавшегося вследствие присоединения амина по карбонильной группе. Образованный имин или азометин (основа Шиффа) в присутствии катализатора восстанавливается водородом до насыщенного амина.
Рисунок 9.
Например, таким образом можно получить бензиламины из бензальдегида. Для этого бензальдегид растворяют в метаноле, насыщенном аммиаком, добавляют никель Ренея и гидрируют при 90 $^\circ$ С и давлении водорода 100 атм:
Рисунок 10.
Такое преобразование можно провести и с аминокислотами:
Рисунок 11.
