Восстановительное аминирование; реакция Лейкарта — Валлаха
Восстановительное аминирование
linkОпора
- Урок 238. Имины и енамины — предсказывать продукт реакции с первичным и вторичным амином
- Урок 200. Восстановление карбонильных соединений: NaBH₄ и LiAlH₄ — выбирать гидрид для восстановления
Имин из урока 238 легко восстановить гидридом (урок 200), и получится амин. Удобнее всего не выделять имин, а проводить обе стадии в одной колбе: такой способ называют восстановительным аминированием. Это один из главных способов получения аминов в лаборатории и в фармацевтической промышленности.
Как получить амин из карбонильного соединения
- Карбонильное соединение с амином (или аммиаком) образует имин или иминиевый ион, а он восстанавливается до амина.
- Цианоборгидрид натрия \(\ce{NaBH3CN}\) (или триацетоксиборгидрид \(\ce{NaBH(OAc)3}\)) при pH 6 восстанавливает иминиевый ион быстрее, чем карбонильную группу, поэтому все реагенты смешивают сразу.
- Аммиак даёт первичный амин, первичный амин — вторичный, вторичный — третичный.
- Восстанавливать можно и каталитически — водородом на никеле.
Примеры
1. Вторичный амин. Бутаналь с метиламином и цианоборгидридом натрия даёт N-метилбутан-1-амин.
2. Первичный амин. Ацетон с аммиаком и водородом на никеле даёт пропан-2-амин: \(\ce{(CH3)2CO + NH3 + H2 -> (CH3)2CHNH2 + H2O}\).
errorЦианоборгидрид избирателен
При pH 6 он почти не восстанавливает группу C=O, но быстро восстанавливает протонированный имин.
edit_noteПопробуйте сами
Как получить N,N-диметилциклогексиламин из циклогексанона?
expand_moreПоказать решение
Действием диметиламина и цианоборгидрида натрия.
Лейкарт — Валлах и Эшвайлер — Кларк
Донором гидрида для иминиевого иона из первой части урока может быть и муравьиная кислота: формиат-ион отдаёт гидрид и превращается в углекислый газ. На этом основаны старые, но надёжные методы восстановительного аминирования — реакция Лейкарта — Валлаха и метилирование аминов по Эшвайлеру — Кларку.
Как аминировать без боргидрида
- Реакция Лейкарта: кетон с формиатом аммония (или формамидом) при 150–180 °C даёт N-формиламин, а его гидролиз — первичный амин.
- Вариант Валлаха: вторичный амин, карбонильное соединение и муравьиная кислота дают третичный амин.
- Метилирование по Эшвайлеру — Кларку: амин с формальдегидом и муравьиной кислотой превращается в N,N-диметиламин; четвертичные соли при этом не образуются.
- Формиат отдаёт гидрид иминиевому иону и уходит в виде \(\ce{CO2}\).
Примеры
1. Реакция Лейкарта. Ацетофенон с формиатом аммония при 180 °C и последующим гидролизом даёт 1-фенилэтиламин (вторая строка рисунка в первой части урока): \(\ce{C6H5COCH3 -> C6H5CH(NH2)CH3}\).
2. Метилирование по Эшвайлеру — Кларку. Бензиламин с формальдегидом и муравьиной кислотой метилируется дважды (уравнение выше) и превращается в N,N-диметилбензиламин: \(\ce{C6H5CH2NH2 -> C6H5CH2N(CH3)2}\).
errorМуравьиная кислота — восстановитель
Формиат-ион отдаёт гидрид и превращается в углекислый газ.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст пиперидин по Эшвайлеру — Кларку?
expand_moreПоказать решение
N-Метилпиперидин.
push_pinГлавное
Карбонил с аммиаком или амином даёт имин (иминиевый ион), который тут же восстанавливают: \(\ce{NaBH3CN}\) или \(\ce{NaBH(OAc)3}\) при pH 6 восстанавливают иминиевый ион быстрее карбонила, поэтому всё идёт в одной колбе; каталитически — \(\ce{H2}\)/Ni. Аммиак даёт первичный амин, первичный амин — вторичный, вторичный — третичный. Лейкарт — Валлах: донор гидрида — формиат (кетон + \(\ce{HCOONH4}\), 180 °C); Эшвайлер — Кларк: HCHO + HCOOH метилирует амин до третичного без четвертичных солей.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.