《有機化學(xué)》課件-17-3

17.3胺的制備一、鹵代烴氨解

在第八章已經(jīng)提到氨與鹵代烴的親核取代反應(yīng)，利用該反應(yīng)4以制備胺，這一方法一般在氨過量的情況下用于制備第一（伯）胺，因反應(yīng)中產(chǎn)生的胺仍是好的親核試劑，可繼續(xù)反應(yīng)生成第二(仲）胺和第三（叔）胺(參閱17.4節(jié)），反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物存在。

芳香鹵代烴親核取代反應(yīng)不活潑，與氨反應(yīng)需在高溫、高壓、催化劑存在下進行。但芳環(huán)上引入硝基等拉電子基團會致活這個芳環(huán)上的親核取代反應(yīng)，這種情況下可用來制備芳胺。實驗室和工業(yè)上還常利用芳胺親核性弱及產(chǎn)物位阻效應(yīng)大不易再繼續(xù)反應(yīng)的特點制備仲胺和叔胺。二、蓋布瑞爾（Gabriel)合成

由鹵代烴直接氨解制備伯胺時常會有仲、叔胺生成，蓋布瑞爾[S.Gabriel(1851—1924)出生于德國，在Berlin大學(xué)獲博士學(xué)位，而后在該校任化學(xué)教授，主要在胺及氨基酸合成方面作出了貢獻。]提供了一個由鹵代烴制備純伯胺的好方法。鄰苯二甲酰亞胺的鉀鹽與鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成N-取代亞胺后水解或肼解可獲得高產(chǎn)率伯胺。

鄰苯二甲酰亞胺氮上的氫受到兩個拉電子基團影響呈現(xiàn)酸性（pKa8.3)，用K0H處理很容易生成相應(yīng)的鉀鹽。

該法除合成伯胺外，還用于合成α-氨基酸(參閱第二十一章）。三、硝基化合物還原

通過硝基化合物還原制備胺類是極為重要的方法，因芳香硝基化合物很容易由芳烴硝化得到，因此該法主要用于合成芳香伯胺。還原主要有催化氫化和化學(xué)還原兩種方式。1.催化氫化

硝基可被催化氫化還原為氨基。反應(yīng)在Ni，Pt，Pd等催化劑存在下，壓力釜中進行，一般可得到較滿意收率的伯胺。2.化學(xué)還原法（1）酸性還原

許多金屬還原劑如Fe、Zn、SnCl2或FeCl2等在酸存在下順利地把硝基化合物還原到胺。工業(yè)上用鐵粉和鹽酸還原硝基苯生產(chǎn)苯胺，工業(yè)還原法用少量HC1，足夠量的Fe，以降低產(chǎn)物生成后的堿用量。（2）選擇還原

二硝基化合物可被較溫和的還原劑如Na2S、NaSH、（NH4)2S等硫化物選擇還原，只得到一個硝基被還原的產(chǎn)物。這個方法在實驗室和工業(yè)上均被采用。

（3）堿性還原

芳香硝基化合物在酸性條件下很容易生成芳香伯胺，但在堿性條件下還原卻得到雙分子偶聯(lián)產(chǎn)物，如硝基苯在堿中用鐵粉還原得到的是偶氮苯。用不同還原劑處理得到不同偶氮化合物。這些雙分子還原產(chǎn)物可被催化氫化，最終生成苯胺。3.聯(lián)苯胺重排

堿性條件下鋅粉還原硝基苯可生成氫化偶氮苯，該產(chǎn)物若用酸處理可發(fā)生重排，則主要生成聯(lián)苯胺（benzidine)，這是聯(lián)苯型化合物的一個重要制備方法。

實驗證明重排是分子內(nèi)的，但重排的歷程尚不很清楚，化學(xué)家們提出了各種假設(shè)，其中一種是“極性過渡態(tài)”歷程，氫化偶氮苯兩個氮上分別接受質(zhì)子，相鄰正電荷相斥分子發(fā)生彎折，同時斷裂N—N鍵形成C—C鍵，隨后脫去質(zhì)子恢復(fù)芳香體系。

只要氫化偶氮苯對位無取代基，重排主要生成聯(lián)苯胺型化合物。當(dāng)然通過聯(lián)苯胺氨基的變化能制備各種聯(lián)苯化合物四、腈及其他含氮化合物的還原1.腈的還原

腈含有不飽和官能團氰基，可以被催化加氫或被四氫鋁鋰還原到伯胺。腈很容易由鹵代烴制備，所以這是由鹵代烴制備多一個碳的胺的方法。催化氫化往往有第二（仲）胺副產(chǎn)物生成，為避免副反應(yīng)一般在過氨存在下進行。

工業(yè)上由油脂水解得到高級脂肪酸（14.4節(jié)），把該酸轉(zhuǎn)化為酰胺，進而脫水生成腈，催化氫化可得到長鏈伯胺（參看15.3節(jié)）2.酰胺還原

酰胺在醚中用LiAlH4處理可把羰基還原為亞甲基獲得較高產(chǎn)率的胺。氮上無取代基的酰胺可得到伯胺，N-取代酰胺可得到仲、叔胺。3.肟的還原

醛、酮與羥氨反應(yīng)生成肟，肟是不飽和含氮化合物，可通過催化氫化、LiAlH4、Zn/H+等還原方法制備伯胺。這個方法優(yōu)點是高產(chǎn)率的合成仲碳第一胺，這種胺若用仲鹵代烴直接氨解法則會因部分消除而減少收率。4.羰基化合物還原氨化

醛、酮在氨存在下催化氫化生成胺的反應(yīng)叫還原氨化（reductiveamination)。該反應(yīng)的中間體為亞胺，亞胺的C=N在反應(yīng)條件下加氫得到胺。五、霍夫曼（Hofmann)重排及類似反應(yīng)

1.反應(yīng)及歷程

當(dāng)酰胺用溴的堿溶液處理時，反應(yīng)中發(fā)生分子重排生成胺，這個反應(yīng)叫霍夫曼重排。[A.W.Von.Hofmann(1818—1892)出生于德國，初時學(xué)習(xí)法律，后改學(xué)化學(xué)，他建立了德國化學(xué)會。曾在英國Royal化學(xué)院和德國Berlin大學(xué)任化學(xué)教授。]

通過對反應(yīng)的研究認為重排是分子內(nèi)進行的。首先氨基上的氫被一個溴原子取代生成N-溴代酰胺1，在堿作用下脫去N上另一質(zhì)子生成氮的負離子2。電負性較大的溴很容易帶電子離去。為滿足八隅結(jié)構(gòu)，R帶電子重排，同時氮上的孤對電子移動生成一個新的碳氮鍵。碳溴鍵的斷裂、R的重排和新的碳氮鍵生成是同時進行的，其產(chǎn)物為異氰酸酯。在堿性水溶液中異氰酸酯脫去碳酸根負離子，形成比原料少一個碳的胺，因此該反應(yīng)又叫霍夫曼降解。

該反應(yīng)是有機合成中的一個重要降解反應(yīng)，常用來制備仲碳和叔碳第一胺。

2.反應(yīng)的立體化學(xué)

當(dāng)手性酰胺進行反應(yīng)時，其手性碳構(gòu)型不變。說明反應(yīng)中生成了三元環(huán)過渡態(tài)，這個過渡態(tài)限制了手性碳構(gòu)型轉(zhuǎn)化的可能性，結(jié)果是構(gòu)型保持。3.重排基團活性

芳香酰胺重排可得到芳胺，當(dāng)酰胺芳環(huán)上連有不同取代基時，重排速度就會受到影響。有人測定了不同對位取代的苯甲酰胺進行霍夫曼重排的速度，給出了下列活性順序：4.類似的反應(yīng)

酰氯與疊氮化鈉作用及羧酸與疊氮酸反應(yīng)均生成酰疊氮化合物。這種化合物不穩(wěn)定，加熱即放出氮氣生成胺類，前者叫克爾蒂斯（Curtius)重排，后者稱施密特（Schmidt)重排，這是兩個與霍夫曼重排類似的反應(yīng)。酰疊氮化合物的重排過程與霍夫曼降解中氦負離子中間體2的重排完全相同，同時重排后產(chǎn)物也是異氰酸酯。異氰酸酯水解后生成胺。六、布歇爾（Bucherer)反應(yīng)

布歇爾反應(yīng)是萘系中的一個重要反應(yīng)。β-萘胺可以從相應(yīng)β-硝基萘還原獲得，但該硝基化合物卻不易由萘直接硝化制備（主要生成α-硝基萘），所以工業(yè)上往往采用β-萘酚與亞硫酸銨水溶液在壓力下加熱生產(chǎn)。萘系中羥基與氨基的轉(zhuǎn)化反應(yīng)就是布歇爾反應(yīng)。β-萘酚很容易由萘磺化產(chǎn)物β-萘磺酸鈉鹽制得，所以該反應(yīng)作為制備β-萘胺的主要途徑。七、曼尼希（Mannich)反應(yīng)

具有α氫的酮與甲醛（或其他簡單脂肪醛）及銨鹽（伯、仲胺的鹽）水溶液反應(yīng)，生成β氨基酮。八、胺對映體的色譜技術(shù)拆分

合成中得到外消旋體的胺，它的拆分常規(guī)化學(xué)方法是使胺和一個手性酸反應(yīng)，生成非對映體的銨鹽，利用非對映體物理性質(zhì)不同加以分離。

近年來利用手性固定相高效液相色譜技術(shù)進行對映體的分離。這個技術(shù)是皮克爾(Pirkle)首先應(yīng)用和發(fā)展的，已成功地拆分了胺、醇、氨基酸等化合物。在拆分外消旋體的胺時，首先使其與3,5-二硝基苯甲酰氯反應(yīng)生成相應(yīng)的外消旋體3,5-二硝基苯甲酰胺，然后使這個外消旋體酰胺通Pirkle柱進行拆分。Pirkle柱是由多孔小硅珠