14.7: سنتز آمین ها
- Page ID
- 216843
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)کاهش نیتریلها، آمیدها و ترکیبات نیترو
ما قبلاً در بخش 20.7 و بخش 21.7 دیدیم که چگونه می توان آمین ها را با کاهش نیتریل ها و آمیدها با LiAlH 4 تهیه کرد. توالی دو مرحله ای جابجایی S N 2 با CN - به دنبال کاهش، بنابراین یک آلکیل هالید را به یک آلکیل آمین اولیه تبدیل می کند که دارای یک اتم کربن اضافی است. کاهش آمید اسیدهای کربوکسیلیک و مشتقات آنها را به آمین هایی با همان تعداد اتم کربن تبدیل می کند.
آریلامینها معمولاً با نیتراسیون یک مادهٔ آغازگر آروماتیک و به دنبال آن کاهش گروه نیترو (بخش ۱۶٫۲) تهیه میشوند. گام کاهش می تواند به روش های مختلفی بسته به شرایط انجام شود. هیدروژناسیون کاتالیزوری بر روی پلاتین به خوبی کار می کند، اما اغلب با حضور در جای دیگر مولکول های دیگر گروه های کاهش پذیر، مانندپیوندها یا گروه های کربونیل. آهن، روی، قلع و کلرید قلع (II) (SnCl 2) نیز در هنگام استفاده در محلول آبی اسیدی مؤثر هستند. کلرید قلع (II) به ویژه ملایم است و اغلب در صورت وجود سایر گروه های عملکردی کاهنده استفاده می شود.
ساختارهایی را برای نیتریل یا آمید پیشنهاد کنید که ممکن است پیش ماده هر یک از آمین های زیر باشد:
- CH 3 CH 2 CH 2 NH 2
- (CH 3 CH 2 CH 2) 2 NH
- بنزیلامین، C 6 H 5 CH 2 NH 2
- N -اتیلانیلین
- پاسخ
-
- پروپاننیتریل یا پروپانامید
- N -پروپیل پروپانامید
- بنزونیتریل یا بنزامید
- N -فنیلاستامید
واکنش های S N 2 آلکیل هالیدها
آمونیاک و سایر آمین ها نوکلئوفیل های خوبی در واکنش های S N 2 هستند. در نتیجه سادهترین روش سنتز آلکیلامین توسط S N 2 آلکیله کردن آمونیاک یا یک آلکیل آمین با یک آلکیل هالید است. اگر از آمونیاک استفاده شود، یک آمین اولیه حاصل می شود. اگر یک آمین اولیه استفاده شود، یک آمین ثانویه حاصل می شود. حتی آمین های سوم به سرعت با آلکیل هالیدها واکنش نشان می دهند تا نمک های آمونیوم کواترنر، R 4 N + X - تولید کنند.
متأسفانه، این واکنش ها پس از یک آلکیلاسیون تنها رخ داده است، به طور کامل متوقف نمی شوند. از آنجا که آمونیاک و آمین های اولیه واکنش مشابهی دارند، ماده مونوآلکیله اولیه تشکیل شده اغلب تحت واکنش بیشتری قرار می گیرد تا مخلوطی از محصولات را تولید کند. حتی آمین های ثانویه و سوم نیز تحت آلکیلاسیون بیشتری قرار می گیرند، اگر چه به میزان کمتر. به عنوان مثال، درمان 1-bromooctane با بیش از دو برابر آمونیاک منجر به مخلوط حاوی تنها 45٪ اکتلامین می شود. مقدار تقریباً مساوی دیوکتیلامین با آلکیلاسیون دوگانه، همراه با مقادیر کمتری تری اکتیل آمین و تترا اتیل آمونیوم برمید تولید می شود.
یک روش بهتر برای تهیه آمین های اولیه استفاده از یون آزید، N 3 - به جای آمونیاک، به عنوان هسته دوست برای واکنش S N 2 با یک آلکیل هالید اولیه یا ثانویه است. این محصول یک آلکیل آزید است که هسته دوست نیست، بنابراین overalkylation نمی تواند رخ دهد. کاهش بعدی آلکیل آزید با LiAlH 4 سپس منجر به آمین اولیه مورد نظر می شود. اگرچه این روش به خوبی کار می کند، اما آلکیل آزیدهای با وزن مولکولی پایین قابل انفجار هستند و باید با دقت مورد استفاده قرار گیرند.
جایگزین دیگر برای تهیه آمین اولیه از یک آلکیل هالید سنتز آمین گابریل است که از آلکیلاسیون فتالیمید استفاده می کند. یک ایمید (
مکانیسم آخرین مرحله را در سنتز گابریل آمین بنویسید، هیدرولیز تقویت شده پایه یک فتالیمید برای تولید یک آمین به علاوه یون فتالات.
- پاسخ
-
واکنش توسط دو واکنش جایگزینی آسیل نوکلئوفیلی صورت می گیرد.
دو روش برای سنتز دوپامین، یک انتقال دهنده عصبی درگیر در تنظیم سیستم عصبی مرکزی نشان می دهد. از هر آلکیل هالید مورد نیاز استفاده کنید.
- پاسخ
-
آمیناسیون احیایی آلدهیدها و کتونها
آمین ها را می توان در یک مرحله با درمان یک آلدهید یا کتون با آمونیاک یا یک آمین در حضور یک عامل احیا کننده سنتز کرد، فرایندی که به آن آمیناسیون احیا کننده گفته می شود. به عنوان مثال، آمفتامین، یک محرک سیستم عصبی مرکزی، به صورت تجاری با آمیناسیون احیا کننده فنیل 2-پروپانون با آمونیاک با استفاده از گاز هیدروژن بر روی کاتالیزور نیکل به عنوان عامل کاهش دهنده تهیه می شود. در آزمایشگاه معمولاً از NaBH 4 یا NaBH (OAc) 3 مرتبط استفاده می شود (OAc = استات).
آمیناسیون کاهشی توسط مسیری که در شکل \(\PageIndex{1}\) نشان داده شده است صورت می گیرد. یک واسطه ایمین ابتدا توسط یک واکنش افزودن نوکلئوفیلی تشکیل می شود (بخش 19.8)، وپیوند ایمین سپس به آمین کاهش می یابد، همانطور که پیوند CO یک کتون را می توان به الکل کاهش داد.
آمونیاک، آمین های اولیه و آمین های ثانویه همگی می توانند در واکنش آمیناسیون احیا کننده استفاده شوند و به ترتیب آمین های اولیه، ثانویه و سوم را تولید می کنند.
آمینهای کاهشدهنده نیز در مسیرهای مختلف زیستی رخ میدهند. به عنوان مثال، در بیوسنتز پرولین اسید آمینه، گلوتامات 5-سمیآلدئید تحت تشکیل ایمین داخلی قرار می گیرد تا 1-پیرولینیوم 5-کربوکسیلاته را تولید کند، که سپس با افزودن نوکلئوفیلی یون هیدرید به آن کاهش می یابدپيوند. کاهش نیکوتین آمید آدنین دینوکلئوتید، NADH، به عنوان عامل کاهش بیولوژیکی عمل می کند.
چگونه ممکن است N -methyl-2-phenylethylamine را با استفاده از یک واکنش آمیناسیون احیا کننده آماده کنید؟
استراتژی
به مولکول هدف نگاه کنید و گروه های متصل به نیتروژن را شناسایی کنید. یکی از گروه ها باید از جزء آلدهید یا کتون مشتق شده باشد و دیگری باید از جزء آمین حاصل شود. در مورد N -methyl-2-phenylethylamine، دو ترکیب می تواند به محصول منجر شود: فنیل استالدئید به علاوه متیل آمین یا فرمالدئید به علاوه 2-فنیل اتیل آمین. معمولا بهتر است ترکیب با جزء آمین ساده تر - متیل آمین در این مورد - را انتخاب کنید و از مقدار اضافی آن آمین به عنوان واکنش دهنده استفاده کنید.
راه حل
چگونه می توان آمین های زیر را با استفاده از واکنش های آمیناسیون احیا کننده تهیه کرد؟ اگر بیش از یکی امکان پذیر است، همه پیش سازها را نشان دهید.
- پاسخ
-
- اتیل آمین + استون، یا ایزوپروپیلامین + استالدئید
- آنیلین + استالدئید
- سیکلوپنتیلامین + فرمالدئید، یا متیل آمین + سیکلوپنتانون
چگونه می توان آمین زیر را با استفاده از واکنش آمیناسیون احیا کننده تهیه کرد؟
- پاسخ
-
بازآرایی هافمن و کورتیوس
مشتقات کربوکسیلیک اسید را می توان با از دست دادن یک اتم کربن توسط هر دو بازآرایی هافمن و Curtius به آمین های اولیه تبدیل کرد. اگرچه بازآرایی هافمن شامل یک آمید اولیه است و بازآرایی کورتیوس شامل آسیل آزید است، هر دو از طریق مکانیسم های مشابه پیش می روند.
بازآرایی هافمن زمانی اتفاق می افتد که یک آمید اولیه، RCONH 2، با Br 2 و پایه درمان می شود (شکل 24.7). مکانیسم کلی طولانی است، اما بیشتر مراحل فردی قبلاً با آن روبرو شده اند. بنابراین، برومیناسیون یک آمید در مراحل 1 و 2 مشابه برومیناسیون پایه ترویج یون یون کتون است (بخش 22.6)، و بازآرایی آنیون بروموآمید در مرحله 4 مشابه بازآرایی کربوکاتیون است (بخش 7.11). افزودن هسته دوست آب به گروه کربونیل ایزوسیانات در مرحله 5 یک فرآیند معمول گروه کربونیل است (بخش 19.4)، همانطور که مرحله نهایی دکربوکسیلاسیون 6 (بخش 22.7) است.
شکل\(\PageIndex{2}\): مکانیسم بازآرایی هافمن یک آمید به آمین. هر مرحله مشابه واکنشی است که قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته است.
با وجود پیچیدگی مکانیکی آن، بازآرایی هافمن اغلب بازده بالایی از آریلامین ها و آلکیلامین ها می دهد. به عنوان مثال، داروی سرکوب کننده اشتها فن ترمین به صورت تجاری با بازآرایی هافمن یک آمید اولیه تهیه می شود. معمولا با نام Fen-Phen شناخته می شود، ترکیبی از فن ترمین با یکی دیگر از سرکوب کننده های اشتها، fenfluramine، مشکوک به ایجاد آسیب قلبی است.
بازآرایی کورتیوس، مانند بازآرایی هافمن، شامل مهاجرت یک گروه —R ازاتم کربن به نیتروژن همسایه با از دست دادن همزمان یک گروه ترک. این واکنش با گرم کردن یک آسیل آزید انجام می شود که خود با جایگزینی آسیل نوکلئوفیلی یک کلرید اسید تهیه می شود.
همچنین مانند بازآرایی هافمن، بازآرایی کورتیوس اغلب به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، داروی ضد افسردگی ترانیل سیپرومین توسط تنظیم مجدد کورتیوس 2-فنیل سیکلوپروپانکاربونیل کلرید ساخته شده است.
چگونه می توان o -methylbenzylamine را از یک اسید کربوکسیلیک تهیه کرد، با استفاده از هر دو بازآرایی هافمن و کورتیوس؟
استراتژی
هر دو بازآرایی هافمن و کورتیوس یک مشتق کربوکسیلیک اسید - یا یک آمید (هافمن) یا یک کلرید اسید (کورتیوس) - را به یک آمین اولیه با از دست دادن یک کربن، RCOY → RNH 2 تبدیل می کنند. هر دو واکنش با همان اسید کربوکسیلیک آغاز می شوند، که می تواند با جایگزینی گروه —NH 2 از محصول آمین با یک گروه -CO 2 H شناسایی شود. در حال حاضر، o -methylphenylacetic اسید مورد نیاز است.
راه حل
چگونه می توان آمین های زیر را با استفاده از هر دو بازآرایی هافمن و کورتیوس بر روی یک مشتق کربوکسیلیک اسید آماده کرد؟
- پاسخ
-
- ۴٬۴-دیمتیلپنتانامید یا ۴٬۴-دیمتیلپنتانوئیل آزید
- p -متیل بنزامید یا p -متیل بنزوئیل آزید