Методические указания к спецкурсу ''Методы синтеза органических соединений''. Методы получения аминов

Министерство образования Российской Федерации Ростовский государственный университет

Е.Б.Цупак МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к спецкурсу “Методы синтеза органических соединений”

Методы получения аминов

Ростов-на-Дону 2001

2

Амины являются органическими производными аммиака и могут быть синтезированы путем замещения водорода в молекуле аммиака или его производных органическими остатками. Образование аминов наблюдается реакциях восстановления различных азотистых соединений, в перегруппировках азотистых производных карбоновых кислот, протекающих с участием промежуточно возникающих изоцианатов. СИНТЕЗ АМИНОВ МЕТОДОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ Практически все азотистые функции могут быть превращены в аминогруппу в процессе восстановления. Наиболее часто в качестве исходных соединений в синтезе аминов этим методом используются нитросоединения. Восстановление нитробензола в анилин гидросульфидом аммония было впервые осуществлено Н.Н.Зининым в 1842 году, поэтому реакция восстановления нитросоединений в амины носит его имя. NO 2

NH 2 N H 4H S

Бурное развитие анилино-красочной промышленности во второй половине XIX века привлекло к реакции Зинина внимание многих исследователей. Были разработаны многочисленные способы восстановления нитрогруппы различными реагентами. Реакция может проводиться в кислой, нейтральной и щелочной средах, как без катализаторов, так и с их участием. В промышленности первичные ариламины получают восстановлением ароматических нитросоединений действием металлов в кислоте. Чаще

3

всего применяют железо в HСl. В лабораторной практике используют и другие комбинации металлов с кислотами: - порошок активированного (предварительно протравленного соляной кислотой и высушенного) железа. Восстановление ведут в бензоле, ксилоле, в водном спирте. Порошок железа в уксусной кислоте применяют также для превращения нитроалканов в алкиламины. Преимуществом этой реакции является то, что образование амина происходит с сохранением пространственной конфигурации у хирального центра; - цинковая пыль является мощным восстановителем. Тем не менее, из-за того, что она очень бурно реагирует с соляной кислотой, ее необходимо вводить в реакцию в большом избытке. Неудобство способа проявляется и том, что для выделения амина, если он не выпадает из реакционного раствора в виде гидрохлорида, приходится применять большое количество щелочи для перевода в раствор солей цинка в виде цинкатов. Более привлекательными оказались методики с применением цинковой пыли в ледяной уксусной кислоте, где соли цинка из-за их низкой растворимости выпадают в осадок и по окончании реакции могут быть легко отделены фильтрованием. - гранулированное (или губчатое) олово, а также хлорид олова (II) в соляной кислоте также считаются прекрасными восстановителями, но выделение амина бывает затруднено тем, что иногда при подщелачивании реакционной массы образуются малорастворимые станнаты. Согласно современным представлениям восстановление нитрогруппы металлами в кислоте или в воде начинается с непосредственного переноса одного электрона от атома металла к атому кислорода нитрогруппы. После этого еще один электрон атома металла переносится на атом азота и гасит на нем положительный заряд. При этом возникает частица, в которой

4

оба атома кислорода несут отрицательные заряды. Этот дианион способен отщепить протоны не только от кислоты, но и от воды. В результате присоединения двух протонов, он превращается в гем-диол, который через стадию протонирования одного из гидроксилов теряет молекулу воды и протон, переходя в нитрозосоединение. O R N

+

O

O

O

+

R N

M

M

R N

M

2+

M

O

O

+2 H _ 2+

H OH

H

R N

R N

OH

O H _ O

H 2O, H

R

N

O

H

Реакция обычно не останавливается на стадии образования нитрозосоединения и восстановление протекает дальше по аналогичной схеме сначала к N-замещенному гидроксиламину, который в ряде случаев может быть выделен, и, наконец, до амина.

R

N

+

M

R N

R N O

M O

O

R NH OH +

R NH

M

R NH

M OH

+ H 2O M(OH )2

M OH

R NH 2

M

2+

+ 2H

5

При восстановлении металлами в кислоте или в воде первичные ароматические амины получают, как правило, с высокими выходами. NO 2

F e (акт. порошок)

NH 2

о бензол, вода, 100 С

92 % в виде гидрохлорида

К широко распространенным способам синтеза аминов из нитросоединений относится каталитическое гидрирование. В качестве катализаторов применяют платину (при низком давлении) и никель Ренея (при высоком давлении), а также платину, палладий и родий на твердых носителях (уголь, оксид алюминия). Катализаторы применяют не только в методиках восстановления водородом, но и при использовании других восстановителей: алюмогидрид лития / палладий на угле, гидразин / никель Ренея N 2H 4

NO2

N i/Ra 90 %

NH 2

фосфорноватистая кислота, муравьиная кислота / 10%-ный палладий на угле NO2

NH 2

HCOOH, 10% Pd/C 10 мин

NO2

циклогексен / 5%-ный палладий на угле

NH 2

80 %

6

O 2N

5 % Pd/C

+ N

H 2N +

метанол, кипение

O

N

CH 3

O

CH 3 98 %

Для химического превращения нитросоединений в амины широко применяются дитионит натрия (Na2S2O4), цинк в водно-спиртовом растворе едкого натра и другие восстановители. В ароматических динитросоединениях действием полисульфида натрия в водном спирте или точно рассчитанным количеством хлорида олова в соляной кислоте может быть восстановлена одна нитрогруппа и не затронута вторая. NHR

NHR NO2

NH 2

Na 2Sx C2H 5OH , H 2O

NO2

NO2

Практически все упомянутые восстановители пригодны для превращения в амины продуктов неполного восстановления нитросоединений: азокси-, азо-соединений, N,N-дизамещенных гидразинов, арилгидроксиламинов и С-нитрозосоединений. Получение аминов можно осуществить путем восстановления азотистых функциональных производных карбоновых кислот: нитрилов, амидов, гидразидов. Наиболее подходящим восстановителем считается алюмогидрид лития в сочетании с безводным хлоридом алюминия в эфире.

7

CH C N

LiAlH 4 AlCl3

CH CH 2 NH 2 91 %

Исходными соединениями в синтезах аминов могут быть оксимы и гидразоны альдегидов и кетонов, которые восстанавливаются с высокими выходами водородом на катализаторах: платина или палладий на угле, никель Ренея (под давлением 3 атмосферы), или алюмогидридом лития. Находит применение и старый способ восстановления натрием в этиловом спирте (аналогичный способу получения спиртов из сложных эфиров по Буво и Блану). C 6H 11CH NOH

Na + C2H 5OH

C 6H 11CH 2NH 2 70 %

ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОВ С ПОМОЩЬЮ РЕАКЦИЙ ЗАМЕЩЕНИЯ Формально амины представляют собой продукты замещения атомов водорода в аммиаке органическими радикалами (не случайно ведь применяется “аминная” номенклатура: метиламин, дифениламин и классификация по степени замещенности аммиака: первичные, вторичные и третичные амины). Исходя из этой посылки, было бы логичным рассматривать аммиак (или амин) в реакциях замещения как субстрат, а органические молекулы как реагенты. Однако аминный азот может реагировать в виде весьма ограниченного числа реакционных частиц, главным образом, нук-

8

леофилов аммиака или аминов, амид-иона, нитрена. Органические молекулы, напротив, более разнообразны по строению и именно в них во время реакции образования амина посредством замещения происходят значительные структурные изменения. Поэтому аммиак (или амин) чаще рассматривают как реагент, тогда как субстратом считают органическую молекулу. В отличие от большинства реакций восстановления, реакции замещения позволяют синтезировать не только первичные, но также вторичные и третичные амины. Аминогруппа может быть введена в органическую молекулу путем замещения водорода и некоторых функциональных групп действием нуклеофильных реагентов. Аминирование ароматических соединений удается провести лишь в тех случаях, когда кольцо активировано электроноакцепторными заместителями. Замещение ориентируется в орто- и пара-положения относительно активирующих групп. В качестве нуклеофилов применяют амиды натрия и калия, гидроксиламин в присутствии щелочи. Трудность нуклеофильного замещения водорода объясняется тем, что гидрид-ион является “плохой” уходящей группой, и поэтому для успешного проведения реакции необходимы условия для быстрого превращения его в стабильную форму. С этой целью в одних случаях применяют окислители, в других - в качестве акцептора гидрид-иона используют сам субстрат. В частности, на примере аминирования гидроксиламином в сильно щелочной среде экспериментально доказано, что гидрид-ион не отщепляется от анионного σкомплекса, но в ходе его ароматизации и формирования продукта реакции оказывается в составе аминогруппы.

9

H

NH 2 OH

H N H 2OH

NO2

N O

N

O

O

NH 3 OH

O

NH 2 _

H 2O

NO2

NO2

Аминогруппа может быть введена в α-положение к пиридиновому атому азота молекул π-дефицитных азотистых гетероциклов действием амида натрия (реакция Чичибабина). В этом превращении гидрид-ион, образующийся на стадии ароматизации σ-комплекса, сначала акцептируется катионом натрия и затем удаляется в паре с протоном из аминогруппы в виде молекулы водорода. + N aN H 2 NH 2

N

N

_

N aH

H

+ N aH _ N

NH 2

H2

Na

N

NHNa

+ H 2O _ N aOH

N

NH 2

Реакцию ведут, как правило, при нагревании гетарена с большим избытком амида натрия в N,N-диметиланилине. Хорошие выходы аминов иногда удается получить при проведении реакции в присутствии окислителя в жидком аммиаке, в котором амиды металлов частично растворимы и

10

диссоциированы. Аминирование по Чичибабину делает доступными аминопроизводные многих азагетероциклов. CH 3 CH 3

N N CH 3

N aN H 2 диметила нилин 5 ч, 130 оС

CH 3

N NH 2

CH 3

N CH 3 86 %

Аминогруппа может быть введена в молекулы алифатических и ароматических соединений путем замещения галогена. В жирном ряду действием на галогенопроизводные аммиаком или аминами получают первичные, вторичные и третичные амины. Реакция алкилирования аммиака или аминов подчиняется закономерностям нуклеофильного замещения при атоме углерода органического галогенида. При одинаковых по строению углеводородных остатках легче замещается йод, труднее фтор. Строение углеводородного субстрата играет решающую роль в направлении реакции по моно- или бимолекулярному механизму. Для замещения третичных галогенидов характерен диссоциативный механизм (SN1), в котором самой медленной стадией является образование карбкатиона. Механизм SN1 реализуется и при аминолизе аллил- и бензилгалогенидов, то есть, всех тех соединений, в результате диссоциации которых образуется устойчивый карбокатион. Первичные галогеналканы, напротив, способны к образованию лишь неустойчивых катионов и поэтому замещение протекает по синхронному механизму (SN2). Следует иметь в виду, что реакции нуклеофильного замещения нередко сопровождаются реакциями элиминирования, в результате которых образуются алкены. При взаимодействии аммиака (или первичного или вторичного амина) с галогенопроизводным возможно вовлечение продукта реакции в дальнейшее превращение в каче-

11

стве нуклеофила. Для подавления вторичных реакций рекомендуют использовать избыток нуклеофила (3-4 эквивалента). N H2

4 CH 2Cl

CH 2 NH о

NaH CO3, 95 С, 4ч

87 %

Получение исключительно первичных аминов осуществляют по реакции Габриэля - взаимодействии фталимида калия с подходящим галогенопроизводным с последующим гидролизом или гидразинолизом образующегося N-алкилфталимида. Следует помнить, что третичные галогенопроизводные не алкилируют фталимид калия, но образуют алкены. Поэтому N-трет-алкилфталимиды получают из фталевого ангидрида и N-треталкилмочевин. CO O

CO

(CH 3)3CN H CON H 2

CH 3

NH2 NH2

N C CH 3

CO

CO O

CH 3 CH 3 С NH 2 CH 3

87 %

+ O

C2H 5OH

CH 3

кипение 2 ч OH

NH

N

NH

N OH

Первичные амины без сопутствующего образования вторичных и третичных могут быть синтезированы из аллил- или бензилгалогенидов и гексаметилентетрамина с последующей обработкой промежуточной четвертичной аммониевой соли концентрированной соляной кислотой в спиртовой среде (реакция Делепина). Это превращение представляет собой видоизмененную методику проведения реакции Соммле, используемой в синтезах альдегидов, где гидролиз аммониевой соли ведут 50%-ной уксусной кислотой.

12

Br CH 2

CH 2 COOH

(CH 2)6N 4

NH 2 CH 2

[(CH 2)6N 4CH 2CH 2COOH] Br

H Cl C2H 5OH кипение 15 ч

CH 2 COOH

85 %

Замещение галогенов аминогруппой может быть осуществлено в жидком аммиаке действием соответствующих амидов лития, натрия или калия. Для синтеза третичных аминов удобно использовать амиды лития в сухом эфире. C6H 5Li

(C 2H 5)2NH

(C 2H 5)2NLi

n C8H 17Br

(C 2H 5)2NC 8H 17 89 %

Амиды щелочных металлов могут быть использованы для синтеза алкил-, арил- и гетариламинов. Реакция проходит достаточно гладко и выходы аминов высоки. Так, 2-хлоропиридин в результате действия амида натрия в эфире переходит в 2-аминопиридин с выходом 67 %. N aN H 2

N

Cl

сухой эфир, кипение 4 ч

N

NH 2 67 %

Образование ариламинов из аммиака (или аминов) и галогенаренов при наличии в их кольце электроноакцепторных заместителей протекает как ароматическое нуклеофильное замещение с промежуточным образованием анионного σ-комплекса, в стабилизации которого принимает участие заместитель. Как правило, с понижением электронной плотности в ароматическом кольце под влиянием активирующих заместителей в орто- и пара-положениях реакция протекает в более мягких условиях (действием более слабого нуклеофила и при более низких температурах). Это объясняется участием заместителя в рассредоточении отрицательного заряда в ани-

13

онном σ-комплексе. Например, превращение пара-нитрохлорбензола в пара-нитроанилин с высоким выходом происходит при 170-190 оС в автоклаве с избытком водного аммиака, тогда как для синтеза 2,4,6тринитроанилина из 1,3,5-тринитро-4-хлорбензола достаточно температуры 100 оС. Cl

NH 2 6 NH 4OH (в воде) 170-190 o C 7-10 ч

NO2

NO2 NH 2

Cl O2N

O2N

NO2

NO2

N H 4OH (в воде) 100 o C, 30 мин

NO2

NO2

Активация ароматических галогенидов к восприятию нуклеофильной атаки наблюдается при образовании π-комплексов с переходными металлами. Наиболее часто в синтезах используют комплексы с гексакарбонилом хрома, поскольку они относительно стабильны и могут быть получены непосредственно из ароматического соединения и Co(CO)6. Активирующий эффект гексакарбонила кобальта сравним с эффектом паранитрогруппы, поэтому, например, весьма пассивный к нуклеофилам парадихлорбензол в условиях π-координации с Co(CO)6 действием пиперидина на 89 % превращается в N-(пара-хлорфенил)пиперидин уже при 23 оС в ацетоновом растворе. После проведения реакции комплекс продукта выделяют и разлагают мягким окислением или посредством вытеснения ароматического лиганда более мощным n-донорным лигандом - пиридином, аминами, фосфинами и так далее.

14

H N

Cl

Cl

ацетон, 23 оС

Co(CO)6

Cl

N Co(CO)6

89 %

В некоторых случаях для активациии галогенарена применяют порошок металлической меди. Например, синтез трифениламина из йодбензола и дифениламина ведут путем длительного нагревания реагентов в нитробензоле в присутствии порошкообразной меди и поташа в качестве основания (реакция Ульмана).

N

I

H

N

нитробензол 180 о С 24 ч

85 %

В отсутствие активирующих факторов реакция замещения галогенов аминным азотом требует жестких условий и протекает в значительной части как реакция отщепления-присоединения через промежуточное образование дегидробензола. В пользу этой точки зрения свидетельствует, в частности, тот факт, что, хотя замещение в орто-хлоранизоле происходит, аминогруппа оказывается не у того углеродного атома, от которого уходит хлор, а у соседнего с ним (превращения такого типа называют реакциями кине-замещения). OCH 3

OCH 3 Cl

2 N aN H 2 ж. N H 3 30 мин 58 %

NH 2

15

Исходными веществами в синтезах аминов могут служить сульфокислоты. В ароматическом ряду сульфогруппа замещается аминогруппой лишь в тех случаях, когда она активирована электроноакцепторными заместителями, стоящими в орто- и пара-положении. Это условие существенно снижает практическую значимость способа, так как сульфогруппа является мета-ориентантом и не оставляет возможностей для введения активирующих групп в орто- и пара-положения. Аренсульфокислоты не удается превратить в ариламины действием аммиака или аминов, но применение амидов щелочных металлов при высокой температуре дает положительный результат. SO3Na

NH

C6H 5N H N a C 6H 5N H 2, 290 o C, 15 мин

99 %

Напротив, сульфогруппа, находящаяся в α-положении к пиридиновому атому азота в молекулах гетаренсульфокислот, замещается на аминогруппу в мягких условиях. Так, 2-сульфобензотиазол при кратковременном нагревании с водным раствором аммиака практически полностью переходит в 2-аминобензотиазол. S SO3H

N H 4OH

N

S NH 2 N

В алифатическом ряду сульфогруппа замещается действием аминов при нагревании в присутствии щелочи. Так, с помощью внутримолекулярной реакции десульфо-аминирования ω-аминоалкансульфокислот получают малые гетероциклы (этиленимин, азетидин).

16

CH3 CH3NH

CH2 C

CH2 SO 3H

CH3

KOH

CH3

H2O, 100 oC

N

CH3 CH3

57 % 1,3,3-триметилазетидин

Аминный атом азота может замещать кислотные остатки в молекулах алкиловых эфиров серной или фосфорной кислоты, аренсульфокислот, в молекулах которых электрофильный центр расположен на α-углеродном атоме алкильного радикала. Как правило, для проведения реакции требуется нагревание реакционной смеси, но в ряде случаев, особенно с низшими эфирами серной кислоты например, с диметилсульфатом, реакция идет весьма интенсивно и смесь самопроизвольно разогревается. Хорошими реагентами для алкилирования малоосновных аминов служат алкилполифосфаты. Например, N,N-диметиланилин в промышленности получают из анилина и смеси полифосфорной кислоты с метанолом. CH 3

NH 2 5 моль

N

CH 3

CH 3OH

П ФК, 200 o C, 24 ч 95 %

К функциональным группам, которые могут быть замещены нуклеофильным атомом азота, относится гидроксил. В жирном ряду обычные условия нуклеофильного замещения спиртового гидроксила не подходят для проведения этой реакции, так как в кислых средах, где гидроксил является “хорошей” уходящей группой, не может существовать амид-ион, который необходим в качестве сильного нуклеофила для образования амина. Тем не менее, для промышленных условий синтеза алкиламинов подобраны катализаторы, в присутствии которых спиртовый гидроксил замещается аминогруппой. Обычно применяют оксидные катализаторы: оксиды алюми-

17

ния, тория, кремния, а также металлические катализаторы, которые обычно используются в реакциях гидрирования: медь, никель, платина. В лабораторной практике находит применение методика, основанная на взаимодействии спиртов с твердыми или высококипящими аминами в присутствии никеля Ренея. Этим способом получают, как правило, вторичные и третичные амины. H 2N

NH 2

C 2H 5

C2H 5OH N i/Ra

кипение 15 ч

H

H

N

N C 2H 5 67 %

Фенолы, напротив, используются в качестве исходных веществ в синтезах аминов весьма часто. Наиболее легко дегидрокси-аминирование протекает в резорцинах и нафтолах в присутствии гидросульфита натрия в качестве катализатора (реакция Бухерера). Это объясняют тем, что катализатор, присоединяясь к ароматическому кольцу, нарушает его ароматичность и делает возможным смещение таутомерного равновесия циклического енола в сторону образования оксоформы. Углеродный атом карбонильной группы подвергается нуклеофильной атаке аминирующего реагента, затем образующийся енамин отщепляет гидросульфит, в результате чего кольцо возвращается в ароматическое состояние.

18

OH

O

H

H

H

H

H

H

H

NH 2

NH 2

H H SO 3N a _ H 2O

H

NH 3

H + N H3 SO 3N a

+ N aH SO3

HO

O

H NH 2

_ SO 3N a

H

H H SO 3N a

N aH SO 3

Реакция Бухерера позволяет, избегая промежуточного получения канцерогенных нафтиламинов, синтезировать различные аминопроизводные нафталина и других конденсированных аренов, которые используются в

производстве

красителей.

Например,

7-аминонафталин-1,3-

дисульфокислоту, являющуюся полупродуктом в промышленном синтезе азокрасителей в качестве азосоставляющей 6-амино-4-гидроксинафталин2-сульфокислоты (Гамма-кислоты), получают нагреванием соответствующего нафтола с водным аммиаком и сульфитом аммония. SO3H

SO3H OH

HO3S

NH 2

N H 4OH (N H 4)2SO 3 150 o C

HO3S

Гетероциклические гидроксисоединения, существующие преимущественно в оксо-форме, могут быть превращены в диметиламинопроизводные путем нагревания в гексаметаполе (так сокращенно называют гексаметилтриамид фосфорной кислоты), который одновременно выполняет роль растворителя и реагента.

19

[(CH 3)2N ]3PO

N

O

230 oC, 4 ч

H

N 79 %

N

CH 3

CH 3

Аминный азот в синтезах аминов не всегда выступает в роли нуклеофильного реагента. Известны также превращения, в которых он выполняет роль уходящей группы. В частности, в рассмотренной выше реакции Габриэля амин образуется в результате гидролиза (или, как в приведенном примере гидразинолиза) N-алкилимида фталевой кислоты. Гидролиз амидов весьма часто используется для синтеза аминов, т.к. позволяет синтезировать первичные и вторичные амины. Реакцию проводят в условиях кислотного или основного катализа. Амиды карбоновых кислот переходят в амины довольно легко, арилсульфамиды - труднее. Превращение в амины трудно гидролизующихся амидов ведут в присутствии кислот Льюиса или действием концентрированной серной или соляной кислоты. Разработан также способ расщепления сульфамидов 48%-ной бромоводородной кислотой в присутствии фенола, который связывает бром, возникающий в результате окислительно-восстановительного процесса. 2 ArSO 2NR 2 + 5 HBr + 5 C 6H 5OH _ ArSSAr + 2 R 2NH + 5 п BrC 6H 4OH + 4 H 2O

Гидролиз амидов имеет большое значение в органической химии, так как применяется на завершающей стадии синтеза, включающего в себя защиту весьма лабильной аминогруппы.

20

NH С

SO2

CH 3

NH 2 H 2SO 4 (конц)

O

С O

100 o С, 15 мин

75 %

СИНТЕЗЫ АМИНОВ В ХОДЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПЕРЕГРУППИРОВОК Первичные амины могут быть получены из незамещенных по азоту амидов карбоновых кислот не только в результате гидролиза, но так же в ходе их расщепления гипогалогенитами. В этом случае заместителем при атоме азота оказывается углеводородный фрагмент кислотного остатка. Реакцию проводят, действуя на амид бромом в сильно щелочной среде (расщепление амидов по Гофману). RCONH 2

N aOBr

H 2O

R N C O

RNH 2

Считают, что сначала при амидном атоме азота происходит замещение одного из атомов водорода бромом, затем N-бромамид под действием основания превращается в N-анион, который, теряя бромид-ион, переходит в нитрен. В нитрене происходит перенос углеводородного радикала от углерода к азоту. В результате образуется изоцианат. O R C NH 2

+ N aOBr _ N aOH

O R C NHBr

+ OH _H O 2

O R

C

O R C

R N C O N

N

Br

_ Br

21

Существует и другая точка зрения, согласно которой изоцианат образуется в результате синхронного перемещения электронных пар в Nанионе, минуя стадию генерирования нитрена. O R

C N

R N C

_ Br

Br

O

Изоцианаты могут быть выделены как индивидуальные вещества, но, как правило, они тотчас гидролизуются до амина в щелочной реакционной массе.

OH OH

R N C O

OH H

R N C

RNH 2 + CO2

R N C

O

O

H

Следует отметить, что гидролиз изоцианатов катализируется как основаниями, так и кислотами.

H

H R N C

H

O H

R N C

R N C

H

H

O H

O

O

R N C

O

H 2O

O RNH 2 + CO2

R N C OH

H

Гофмановское расщепление амидов позволяет синтезировать первичные амины жирного, ароматического и гетероциклического рядов. Однако реакция ограничена условием необходимости отсутствия в молекуле

22

амида заместителей, неустойчивых к действию гипогалогенита или щелочи.

CONH 2

NH 2

Br 2 H 2O

N

N

70 %

Кроме расщепления амидов по Гофману для получения аминов применяются другие реакции, в которых изоцианаты образуются как промежуточные соединения или могут быть выделены как индивидуальные вещества. В некоторых реакциях изоцианаты образуются из ацилазидов. Сами ацилазиды не выделяют, но по строению получаемых аминов постулируется их участие в реакции в качестве промежуточных соединений. Образование изоцианатов наблюдается, например, при пиролизе ацилазидов, которые, в свою очередь могут быть синтезированы различными способами, в том числе действием азотистой кислотой на гидразиды карбоновых кислот, или азидом натрия на хлорангидриды кислот (перегруппировка Курциуса), а также при взаимодействии карбоновых кислот с HN3 в присутствии катализаторов - серной кислоты или кислот Льюиса - (реакция Шмидта). Схема превращения ацилазидов а изоцианаты аналогична той, которая приведена для объяснения пути перегруппировки нитрена при рассмотрении реакции Гофмана.

O R

O

C N

N

N

N2

R

C

R N C N

O

23

Реакции Гофмана, Курциуса и Шмидта дополняют и могут заменять одна другую, предоставляя экспериментатору относительную свободу подбора оптимальных условий для синтеза аминов. Например, путресцин в виде дигидрохлорида получают по Курциусу из дигидразида адипиновой кислоты и нитрита натрия в солянокислом растворе. Диазотирование ведут при охлаждении ниже 10 оС, затем изоцианат, не выделяя, гидролизуют нагреванием реакционного раствора.

O C

NHNH 2 2 N aN O 2

(CH 2)4 C

O

H 2O , H Cl

NH 3(CH 2)4NH 3 Cl

NHNH 2

Cl 77 %

2-(мета-Хлорфенил)этиламин синтезируют по реакции Шмидта из мета-хлоргидрокоричной кислоты путем нагревания ее с азидом натрия в серной кислоте при 50 оС в течение 5 часов. Амин выделяют сначала в виде сульфата, который выпадает в осадок при выливании кислого реакционного раствора на лед, затем соль разлагают щелочью и получают свободное основание амина.

Cl

Cl CH 2CH 2COOH

N aN 3 H 2SO4 (конц.)

CH 2CH 2NH 2 85 %

24

ЛИТЕРАТУРА 1. Бюлер К., Пирсон Д. //Органические синтезы.-М.: Мир, 1973.-Ч.1.С. 469-581. 3. Общая органическая химия.-М.: Химия, 1982.-Т.3.-С.11-38, 168190. 4. Горелик М.В., Эфрос Л.С. Основы химии и технологии ароматических соединений.-М.: Химия, 1992.-640с. 5. Аграномов А.Е. Избранные главы органической химии.-М.: Химия, 1990.-660с. 6. Марч Дж. Органическая химия.-М.: Мир, 1988.-Т.1-4. 7. РЖХим, 1977, 17ж10.