Алифатические азиды можно восстанавить до аминов при помощи востановителей типа алюмогидрида лития в безводных средах (эфир, ТГФ, ДМЭ). При этом нет никакой необходимости в выделении азидов в виде индивидуальных веществ. Полученные неочищенные азиды сразу же восстанавливают алюмогидридом лития в эфирном растворе.
Рисунок 1.
Рисунок 2.
Восстанавливать азиды до аминов можно также и каталитическим путем на палладии и платине. Селективное восстановление азидной группы в присутствии двойных связей или карбонильных групп может быть проведено при помощи катализатора Линдлара.
Рисунок 3.
Алкены удается стереоселективно превратить в азиридины в двухстадийном процессе, где первоначально к двойной связи присоединяют легко доступный иодазид с последующим восстановлением азидиой группы с помощью алюмогидрида лития.
Рисунок 4.
Ацилазиды перегруппировывают в изоцианаты, которые затем превращают в первичные амины.
Реакция Штаудингера
Другим методом получения аминов из азидов является реакция Штаудингера.
Реакция Штаудингера представляет собой химическую реакцию азидов с фосфинами или фосфитами в результате которой получают ряд возможных продуктов, в зависимости от условий ее проведения. В том числе этой реакцией получают фосфазены (иминофосфораны) и амины.
- $R_3P + R'N_3 \to R_3P=NR' + N_2$
- $R_3P=NR' + H_2O \to R_3P=O + R'NH_2$
Реакция была названа в честь немецкого химика Германа Штаудингера, который открыл этот синтез 1919 году.
В основе реакции лежит нуклеофильное присоединение фосфина к терминальному атому азота азидной группы с образованием фосфазида. После образования циклического интермедиата и отщепления молекулярного азота образуется иминофосфоран, который также можно представить в аза-илидной форме с разделением зарядов.
Восстановление азидов по Штаудингеру
При восстановлении азидов по Штаудингеру протекает их реакция с имин-формующего фосфином с последующим гидролизом. В результате этих процессов образуются оксиды фосфина и амины:
Рисунок 5.
Такая конверсия является мягким способом восстановления азидов до амином. Трифенилфосфин обычно используется в качестве восстанавливающего агента, образуя оксид трифенилфосфина в качестве побочного продукта, в дополнение к амину. Примером восстановления азидов по Штаудингеру является органический синтез 1,3,5-трис (аминометил)-2,4,6-триметилбензола из 1,3,5-три-(галогензамещенных) 2,4,6-триметил бензольных производных:
Рисунок 6.
Механизм реакции Штаудингера
Механизм реакции завязан вокруг формирования иминофосфоранов путем нуклеофильного присоединения фосфина к концевому атому азота в азиде и отщеплении азота. Это промежуточное соединение затем подвергают гидролизу на второй стадии с образованием амина и трифенилфосфин оксида:
Рисунок 7.
Лигирование Штаудингера
В 2000 году К. Бертоцци была предложена модификация реакции Штаудингера, в которой была применена ловушка нуклеофилов - метиловые эфиры карбоновых кислот, улавливающие аза-илидные интермедиаты с образованием амида и окиси фосфина.
То есть лигирование Штаудингера является модификацией классической реакции Штаудингера, в которой электрофильная ловушка (как правило, сложный метиловый эфир), присоединяется к триарилфосфину. Лигирование используется в химических исследованиях биологиических процессов.
Так называемое лигирование Штаудингер происходит в водной среде, когда промежуточный аза-илид перестраивается с образованием амидной связи с эфиром и фосфина. При этом происходит процесс легирования (связывания) двух молекул, в то время как в классической реакции Штаудингера, два образующихся после гидролиза продукта (амин и трифенилфосфин) не связаны.
Данная реакция в частности используется для создания связи между нуклеозидо и флуоресцентным маркером:
Рисунок 8.
