高等有機(jī)化工工藝學(xué)-胺的合成方法課件

第十四章胺第一節(jié)還原反應(yīng)一、硝基化合物的還原（自學(xué)）二、肟的還原肟可以被多種試劑還原成伯胺。較常用的試劑有鈉與醇、鎂與乙酸銨飽和的甲醇溶液、活性鎳與氫氧化鈉的醇镕液、鋅與乙酸或鋅與甲酸等。金屬氫化物如氫化鋁常用于肟的還原。硼氫化鈉通常不用于肪的還原，但在催化劑四氯化鋯、氯化鋰及酸性離子交換樹的存在下，硼氫化鈉亦能還原肟成伯胺。硼烷作還原劑，于四氫呋喃中在較低溫度下反應(yīng)，可形成羥胺；但在沸騰的四氫呋喃中回流，則可還原脂至伯胺。催化氫化也是肟還原成伯胺的常用方法。采用的催化劑通常有鉑、氧化鉑、鈀、鈀-碳以及Raney鎳等。三、腈的還原腈易被多種還原劑還原為胺，是制備胺的重要方法。由于能水解成羧酸，所以還原時(shí)不宜用活潑金屬與酸的水溶液作還原體系。腈的還原常用催化氫化和金屬氫化物還原。催化氫化還原，是通過醛亞胺中間體進(jìn)行的。由于生成的伯胺可與原料或醛亞胺中間體反應(yīng)，會(huì)生成仲胺甚至叔胺的副產(chǎn)物，副產(chǎn)物的多少依賴于反應(yīng)條件。為減少副反應(yīng)，通常氫化反應(yīng)在酸性條件下或在酰化劑乙酸酐的存在下進(jìn)行，使生成的胺轉(zhuǎn)變成鹽或酰胺；或加入氨，使反應(yīng)有利于伯胺的生成。硼氫化鈉一般不能還原腈基，但在二氯化鈷、活性鎳、四氯化鋯等存在下，硼氫化鈉也能將腈還原成胺。鋁粉在六水氯化鎳存在下也能順利地還原腈、肼在氯化鎳的存在下，能高產(chǎn)率地還原腈成胺。四、酰胺的還原酰胺還原是合成胺的重要方法，依據(jù)氮原子上的取代情況的不同，可分別合成伯、仲、叔胺。與其他含有碳一氮鍵的化合物相比，酰胺的還原條件較苛刻。酰胺能用金屑鈉與醇在回流條件下還原成胺，但所見報(bào)道不多。催化氫化也需在十分強(qiáng)烈的條件下進(jìn)行，通常需要20—30MPa，溫度在250℃左右。近年來由于雙組分催化刑的開發(fā)，使催化氫化的溫度、壓力有所降低。對(duì)于酰胺的還原，常用的方法是金屬氫化物的還原方法，氫化鋁鋰能在較溫和的條件下將酰胺還原成胺。反應(yīng)時(shí)伴隨的副反應(yīng)是碳一氮鍵的斷裂?？赡艿倪€原機(jī)理是通過氨基醇衍生物中間體進(jìn)行的，然后轉(zhuǎn)化成亞胺鹽，亞胺鹽進(jìn)一步還原成胺。硼氫化鈉在沸騰的吡啶中，’或在二氯化鈷的催化下，能將酰胺還原成胺。硼氫化鋅、二異丙基胺基硼氫化鋰，均能以滿意的產(chǎn)率將酰胺還原為胺。

用硼氫化鋅還原N-苯基乙酰胺，回流反應(yīng)4h，即得苯基乙胺。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將碘甲烷的四氫呋喃溶液加入到硼氫化鈉與酰胺的四氫呋喃溶液中，在55—60℃反應(yīng)4h，生成相應(yīng)的胺。硼烷是還原酰胺的良好試劑。還原反應(yīng)一般在四氫呋喃中進(jìn)行，產(chǎn)率較佳。三種類型的酰胺均能被還原，但反應(yīng)速率為N-雙取代＞N-單取代＞N-未取代酰胺，脂肪族酰胺＞芳香族酰胺。也可以還原酰亞胺成胺。與氫化鋁理還原不同，用乙硼烷作還原劑時(shí)，沒有碳-氧鍵斷裂的副反應(yīng)，且硝基、烷氧碳基、鹵家等基團(tuán)的存在不受影響，然而，酰胺分子中如有碳-碳雙鍍的存在，則同時(shí)被還原。將N，N-二甲基-2，2-二甲基丙酰胺的四氫呋喃溶液慢慢加至冷的乙硼烷的四氫呋喃溶液中，然后回流反應(yīng)，即得相應(yīng)的胺，五、偶氮化合物及肼的還原通過偶氮化合物、肼的氮-氮鍵的氫解反應(yīng)，可以合成伯胺。偶氮化合物可由活潑芳香族化合物與重氮鹽的偶合反應(yīng)制得。因此本法提供了一種溫和的、間接引入氨基到芳香環(huán)上的方法。其優(yōu)點(diǎn)是能合成沒有位置異構(gòu)的純芳伯胺。用于還原硝基化合物的方法，均能還原裂解偶氮化合物的偶氮基。肼的還原，可以用催化氫化法，也可以用化學(xué)還原劑。

1-苯基戊胺的合成。六、羰基化合物與氨或胺的還原氨化反應(yīng)在還原劑的存在下，羰基化合物與氨、伯胺或仲胺發(fā)生還原氨化反應(yīng)，分別生成伯胺、仲胺或叔胺。常用的還原劑有催化氫化、活潑金屬與酸、金屬氫化物、甲酸及其衍生物七、亞胺的還原一般的亞胺不夠穩(wěn)定，但碳—氮雙鍵上的碳原子或氮原子上連有一個(gè)或一個(gè)以上的芳基時(shí)則穩(wěn)定。亞胺容易被多種還原劑還原成相應(yīng)的胺，因此亞胺的還原也是制備芳胺的重要方法。常用的還原劑有催化氫化、金屬氫化物、活潑金屬以及其他還原劑。催化氫化是亞胺還原成胺的有效方法，除多相催化劑外，均相催化劑也是有效的氫化催化劑。在過渡金屬絡(luò)合物的存在下，亞胺能順利地還原成胺。八、氧化胺的還原此合成胺的方法在雜環(huán)化學(xué)中顯得特別重要。在芳雜環(huán)的取代反應(yīng)中，氧化胺與對(duì)應(yīng)的胺顯示不同的性質(zhì)。因此，在有些合成中，常需將胺轉(zhuǎn)化成氧化胺，在取代反應(yīng)后又將氧化胺轉(zhuǎn)化為胺?；旧嫌糜谶€原硝基化合物的化學(xué)方法和催化手續(xù)均能使氧化胺還原。常用的催劑有鐵與乙酸、鋅與酸、連二亞硫酸鈉、二氧化硫等。在冷的情況下，二氧化硫僅可還原脂肪胺氧化物第二節(jié)N—烴化反應(yīng)一、鹵代烴的胺解二、醇的氨解和醚的氨解三、磺酸酯的氨解磺酸酯(通常是對(duì)甲苯磺酸酯、三氟甲磺酸酯等)與氨(或胺)反應(yīng)，可以生成胺。用低分子量的胺或氨時(shí)，氨解反應(yīng)常需要一定的壓力；而用分子量較大的高沸點(diǎn)胺，只要一般的回流(或在催化劑存在下)，反應(yīng)即可進(jìn)行。四、酚與氨作用酚與氨在亞硫酸鹽存在下反應(yīng)，生成胺。本合成法對(duì)萘系衍生物而言是十分適合。在苯系化合物中，僅間苯二酚及其衍生物可有較滿意的結(jié)果。蒽、菲、喹啉、異喹啉，也較易發(fā)生反應(yīng)。第三節(jié)水解反應(yīng)一、異氰酸酯、脲、氨基甲酸酯及硫代異氰酸酯的水解異氰酸酯、脲、氨基甲酸酯及硫代異氰酸酯的水解也是制備伯膚的基本方法之一。這些化合物的水解反應(yīng)，既可以在酸性溶液中進(jìn)行，也可以在堿性溶液中進(jìn)行。氫氧化鈉醉溶液、氫鹵酸是常用的試劑。另外，氫氧化鈣、三氟乙酸、甲酸、三碘化磷等也可以用于上述的水解反應(yīng)。與異氰酸酯類似，硫代異氰酸酯的水解也生成胺。下列化合物與35％氫氧化鈉水溶液和1，4—二氧六環(huán)在室濕下反應(yīng)，就可生成相應(yīng)的胺對(duì)于伯和仲烷基以及芳基的伯胺，也可將胺轉(zhuǎn)化成硫代異氰酸酯作為保護(hù)基，待反應(yīng)完成后，用4-甲基-1，2-苯二硫酚—甲醇處理，實(shí)現(xiàn)氨基的去保護(hù)。二、酰胺水解N-取代酰胺的水解，生成酸及胺。水解可以在酸性條件下進(jìn)行，也可以在堿性條件下進(jìn)行。分子中若有易水解基團(tuán)存在時(shí)，則采用氯化氫的醇溶液代替酸N—叔丁基甲酰銨在20％氫氧化鈉存在下，可水解成叔丁胺磺酰胺的水解，亦是制備伯、仲胺的主要方法之一。然而磺酰胺的水解比通常的酰胺要困難一些。一般情況下，磺酰胺不能在堿性條件下水解，而只能在酸性條件下水解這是合成純伯胺的好方法。制備N—烷基鄰苯二甲酰亞胺最好的方法是將鄰苯二甲酰亞胺的鉀鹽與鹵代烴在二甲基甲酰亞胺中反應(yīng)。N—烴基鄰苯二甲酰亞胺的水解可采用酸或堿催化水解。但較好的是采用肼解法。不飽和烴與胺加成反應(yīng)的催化劑大多采用過渡金屬絡(luò)合物，可使加成反應(yīng)在比較溫和的條件下進(jìn)行。在二(三苯基膦)丙酮乙烯六氟磷酰銠催化下．于乙烯的氣氛中和N，N—二乙基胺反應(yīng)，生成三乙胺。在堿金屬存在下，共扼二烯與胺的加成反應(yīng)是比較容易進(jìn)行的。苯乙烯與胺反應(yīng)，得到良好產(chǎn)串的N—取代苯乙胺。若在苯乙烯的苯環(huán)的2—位或4—位上有吸電子取代基時(shí)，則與胺的加成不需要催化劑就可以進(jìn)行。

α，β-不飽和醛、酮、腈、羧酸酯、酰胺、酸易于胺發(fā)生加成反應(yīng)。它們與胺的反應(yīng)活性按上述次序依次減小，α，β-不飽和醛與過量脂肪胺反應(yīng)，生成良好產(chǎn)率的不飽和1，3—二胺，它容易被催化劑還原成飽和的二元胺。當(dāng)芳胺與α，β-不飽和和醛反應(yīng)時(shí)，首先發(fā)生碳碳雙鍵的加成，接著發(fā)生對(duì)芳環(huán)的親電取代，形成環(huán)，最后氧化成喹啉衍生物。這是一個(gè)喹啉衍生物的合成通法，M。若用α，β-不飽和酮代替不飽和醛，則生成4—取代喹啉。α，β-不飽和腈與氨反應(yīng)，主要生成伯胺、仲胺，還有少量叔胺。二、環(huán)氧乙烷或氮雜環(huán)丙烷與胺(包括氨)的反應(yīng)三、氨甲基化反應(yīng)(Mannich反應(yīng))含有a-活潑氫的醛、酮與甲醛及胺(伯胺、仲胺或氨)反應(yīng)，結(jié)果一個(gè)a-活潑氫被胺甲基取代，此反應(yīng)又稱為胺甲基化反應(yīng)，所得產(chǎn)物稱為Mannich堿。四、醇的胺甲基化反應(yīng)與Mannich反應(yīng)類似，以醇作為活潑氫(一0—H)化合物，則可有效地合成一系列氨甲基烷基醚，產(chǎn)率為40％一82％。二乙胺、乙醇和聚甲醛一起回流反應(yīng)，即可生成二乙氨基甲基乙基醚在縮合反應(yīng)中，若用不同的反應(yīng)物及比例，可以生成不同的產(chǎn)物。2-氨基乙醇能發(fā)生分子內(nèi)的氨甲基化反應(yīng)，生成在合成中十分有用的1，3—口惡唑啉中間體。五、Grignard試劑與schiff堿的加成反應(yīng)通過Grignard試劑與schiff堿的加成反應(yīng)，而后水解，可以合成仲胺。這里的schiff堿一般是指醛亞胺。通常，Grignard試劑與芳醛形成的schiff堿的反應(yīng)，產(chǎn)率較好；而Grignard試劑與脂肪醛形成的schiff堿的反應(yīng)，往往不能獲得滿意的結(jié)果。第五節(jié)重排反應(yīng)一、酰胺的重排(Hofmann重排)酰胺用氯(或溴)和堿處理，生成少一個(gè)碳原子伯胺的反應(yīng)稱Hofmann重排。反應(yīng)的初產(chǎn)物為異氰酸酯，但這一產(chǎn)物一般不需分離，在此反應(yīng)條件下，生成終產(chǎn)物是少一個(gè)碳原子的伯胺。本合成法，適用于許多脂肪族、芳香族及雜環(huán)酰胺。對(duì)于低級(jí)脂肪族酰胺(C1一C6)，產(chǎn)率高達(dá)80％一90％，C7的酰胺亦有70％的產(chǎn)率，但對(duì)高級(jí)脂肪酰胺，則產(chǎn)率下降，這是因?yàn)樯傻陌芬妆籒aOX氧化為腈。若用溴和甲醇鈉與酰胺反應(yīng)．則能提高胺的產(chǎn)率，此時(shí)首先生成氨基甲酸酯，繼而水解，得到胺。將藜蘆酰胺溶于次氯酸納和氫氧化納溶液中，然后加熱反應(yīng)，即可得4—氨基黎蘆醚。二元酸的酰亞胺也可以發(fā)生Hofmann的重排‘二、?；B氮的重排將羧酸轉(zhuǎn)化為少一個(gè)碳原子的胺的另一種方法，是通過?；B氮在惰性溶劑中加熱分解重排成異氰酸酯，而后水解成胺；也可以與醇反應(yīng)，生成氨基甲酸酯，再水解成胺。?；B氮可由酰氯與疊氮化鈉或由酯的肼解、重氮化而生成，也可以由羧酸與二苯基磷酰疊氮反應(yīng)，還可以由氯甲酸酯處理羧酸，再與疊氮化納反應(yīng)生成。熱分解重排的常用溶劑有苯、甲苯、氯仿等。與Hofmann重排類似，curtius重排也適用于多數(shù)脂肪、芳香和雜環(huán)胺的合成。在具體合成中，究競選用哪種方法，則視具體情況而定。如因?yàn)橐椎玫脑?，則一般選用curtius法方便。起始原料為羧酸時(shí)，則一般選Hoffmann重排為好。對(duì)于不飽和酸、合有活潑鹵素的芳香酸以及?；陌被幔瑒t采用curtius反應(yīng)為宜。而對(duì)于非?；陌被鶊@、酮酸．則常用Hofmann反應(yīng)。己二酰胺用亞硝酸處理后，加熱，用鹽酸水解，即得丁二胺鹽酸鹽三、羥肟酸的重排(Lossen重排）羥肟酸或其?；镌诩訜峄驂A存在下重排成異氰酸酯，再經(jīng)水解成胺的反應(yīng)，稱為lossen重排，這是制取伯胺的一種方法。2-吡啶基羥肟酸在甲酰胺中加熱，則生成2-氨基吡啶。此方法不如Hofmann反應(yīng)及curtius反應(yīng)應(yīng)用廣泛，原因之一是羥肟酸不易獲得。Lossen反應(yīng)的一個(gè)重要改進(jìn)，就是直接用芳酸、羥胺以及多聚磷酸加熱，一步合成芳胺。也可以用芳酸、硝基甲烷以及多聚磷酸一起加熱，獲得芳胺‘。此法不適于脂肪胺的合成。將β-萘甲酸、羥胺鹽酸及多聚磷酸一起加熱，即放出二氧化碳，同時(shí)生成β-萘胺。對(duì)氯苯甲酸、硝基甲烷以及多聚磷酸混合物加熱，則可以生成對(duì)氯苯胺四、羧酸與疊氮酸作用(schmidt反應(yīng))在硫酸存在下，羧酸與疊氮酸反應(yīng)生成胺，稱為schmidt反應(yīng)。某些情況下，反應(yīng)中間體異氰酸酯可被分解。由于疊氮酸毒性大，所以操作必須小心。通常，可由疊氮化鈉與濃硫酸、20％發(fā)煙硫酸或多聚磷酸反應(yīng)，產(chǎn)生疊氮酸。對(duì)濃硫酸穩(wěn)定的多數(shù)脂肪酸及芳香酸能得到良好產(chǎn)率的胺。一些烷基、羥基、烷氧基、氰基、硝基取代苯甲酸，生成相應(yīng)胺的產(chǎn)率為41％一80%。如果酸是比較易得的原料，則schmidt反應(yīng)可一步將按酸轉(zhuǎn)化為胺，比Hofmann反應(yīng)及curtius反應(yīng)來得方便。溫?zé)岬拈g氯苯丙酸、苯與濃硫酸的混合物中，慢慢加入疊氮化鈉，再溫?zé)嵋欢螘r(shí)間，可生成2—(問氯苯基)乙胺。含有α-氨基的羧酸不發(fā)生schmidt反應(yīng)。若羧基遠(yuǎn)離氨基，則能發(fā)生正常的反應(yīng)。利用這種差別，可以由