томский государственный университет
кафедра органической химии

АМИНЫ. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Химические свойства аминов

  1. Реакции аминов с азотистой кислотой.

Взаимодействие первичных аминов.

Под диазотированием понимают превращение первичных алифатических или ароматических аминов в соли диазония ( R - + N = NX – ). Реакция выполняется прибавлением первичного амина к охлажденному (0+5 С) раствору нитрита натрия в разбавленной серной или соляной кислоте.

На первой стадии образуется нитрозамин (R-NH-N=O), который в дальнейшей последовательности реакций превращается в соль диазония. Если амин вторичный, то реакция останавливается на этой стадии. Нитрозопроизводные первичных аминов неустойчивы и превращаются дальше.

а) алифатические амины

- образование нитрозоний-катиона:

- взаимодействие нитрозокатиона с амином с образованием диазогидрата R - N = N - OH :

Полученный диазогидрат способен в кислой среде образовывать диазоний-катион, а в щелочной- диазотат- анион. Изменением рН среды можно переводить одно соединение в другое и обратно:

Если диазотат-анион относительно устойчив, то этого нельзя сказать о диазоний-катионе. Последний способен, отщепляя молекулу азота, превращаться в фенил- (ароматические амины) или карбкатион (алифатические первичные амины). Оба являются весьма активными интермедиатами, активно реагирующими с окружающими нуклеофилами, давая в результате смесь продуктов.

Алифатические карбкатионы, кроме того, претерпевают перегруппировку углеродного скелета, отщепляют протон и т.д.

Так, из первичного карбкатиона немедленно образуется вторичный и все характерные для него продукты S N 1 реакции:

Включая продукты отщепления протона- алкены:

Образуется и значительное количество продуктов реакции первичного карбкатиона:

б) ароматические амины

Таким образом, диазотирование алифатических аминов практического значения не имеет, а вот диазотирование анилина и его производных широко используется в синтетических целях. Этому способствует бОльшая устойчивость ароматических диазосоединений. Устойчивость увеличивается, если в кольце присутствуют электронодонорные заместители. Напротив, реакционная способность увеличивается при наличии в кольце в о- и п- положениях электроноактепторных заместителей:

Различают две группы реакций, в которые вступают диазониевые соли:

1. Реакции с выделением азота

2. Реакции без выделения азота

Реакции с выделением азота

Существует ряд синтетических приемов получения соединений различных классов путем замены диазогруппы на другую группировку или водород. Например

Таблица

Реакции замещения ароматических диазониевых ионов

На что замещается аминогруппа

Реагент

Водород (Н)

Н3РО2 , этанол (восстановление)

Хлор, бром, цианогруппа ( Cl , Br , CN )

CuCl , CuBr , CuCN (реакция Зандмейера)

Фтор ( F)

HBF 4 (реакция Шимана)

Иод ( I)

KJ

Гидроксильная группа (ОН)

Водная кислота

Реакции азосочетания

Диазоний-катион может являться электрофильным агентом и вступать в реакции сочетания с активированными ароматическими системами.

В реакциях различают два компонента- диазосоставляющую (соль диазония) и азосоставляющую (активированную ароматическую систему). Реакция протекает тем успешнее, чем более обогащена электронами ароматическая система азосоставляющей и чем более электрофильна диазосоставляющая. Наиболее реакционноспособные диазосоставляющие образуются в жестких условиях. При сочетании происходит электрофильная атака активированной ароматической системы атомом азота и выделения азота не происходит. Атаке подвергаются положения, наиболее обогащенные электронной плотностью:

При рН>7 гидроксильная группа ионизирована, хотя и в незначительной степени. Однако, этого достаточно для ориентации реакции сочетания по о- положению относительно гидроксильной группы, поскольку в ионизированном состоянии она является сильным донором электронов по мезомерному эффекту (+М).

При рН<7 более активным донором электронов становится аминогруппа (+М- эффект выражен сильнее, чем у ОН-группы, вследствие меньшей электроотрицательности азота), поэтому сочетание (замещение) идет в о-положение относительно аминогруппы.

Расщепление связи азот-углерод

Расщепление аминов по Гофману .

hoff

Элиминирование по Гофману при наличии выбора протекает с образованием алкена из алкильного остатка, имеющего наименее замещенный бета- углеродный атом (более предпочтительно образование этилена, нежели пропилена, при одновременном наличии этильного и пропильного радикалов:

cope

Элиминирование по Коупу. ( Cope elimination ).

Третичные амины подвергают окислению перекисью водорода, а образующиеся окиси аминов нагревают:

core

Если существует более одного варианта отщепления протона, то состав продуктов в точности соответствует числу доступных атомов водорода в бета- положении.

ВЕРНУТЬСЯ НА НАЧАЛЬНУЮ СТРАНИЦУ

Номенкалатура и получение аминов
© khassanov, MMII-MMXIV