Амины представляют собой органические соединения, содержащие атом азота с одним, двумя или тремя заместителями углеводородной природы. Методы их получения разнообразны и зависят от требуемого класса аминов (первичные, вторичные, третичные), природы исходных соединений и условий синтеза. Основные пути включают реакции замещения, восстановление различных азотсодержащих соединений, а также прямое аминирование органических молекул.
Наиболее распространённый метод получения первичных аминов — восстановление нитросоединений.
Каталитическое гидрирование: восстановление проводится в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni) при повышенном давлении водорода. Пример:
$$ ArNO_2 + 3H_2 \xrightarrow{Pd/C} ArNH_2 + 2H_2O $$
Химическое восстановление: используется железо, цинк, олово в кислой среде (HCl, H2SO4). Процесс идёт мягче, но требует тщательной очистки продукта.
Нитрилы при гидрировании или действии восстановителей дают первичные амины:
$$ R-CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni} R-CH_2-NH_2 $$
Метод позволяет наращивать углеродную цепь, что делает его удобным для синтеза аминов с удлинённой структурой.
Амиды кислот при действии сильных восстановителей (например, LiAlH4) превращаются в амины:
$$ RCONH_2 \xrightarrow{LiAlH_4} RCH_2NH_2 $$
Процесс протекает через стадию образования промежуточного имидоалюминия.
Органические азиды легко восстанавливаются в первичные амины:
$$ R-N_3 + 2H_2 \xrightarrow{Pd/C} R-NH_2 + N_2 $$
Метод ценен высокой селективностью и мягкими условиями реакции.
Алкилирование аммиака галогенпроизводными углеводородов приводит к смеси первичных, вторичных и третичных аминов:
R − X + NH3 → R − NH2 + HX
Дальнейшее взаимодействие образующегося амина с избытком галогеналкана даёт вторичные и третичные амины, а также четвертичные аммонийные соли. Недостаток метода — плохая селективность.
Для селективного синтеза первичных аминов применяется метод Габриэля. В качестве исходного соединения используется фталимид калия:
$$ C_6H_4(CO)_2N^-K^+ + R-X \rightarrow C_6H_4(CO)_2NR \xrightarrow{H_2N-NH_2} R-NH_2 $$
Метод исключает образование вторичных и третичных аминов.
При обработке амидов бромом в щелочной среде происходит отщепление углерода карбонильной группы с образованием первичного амина:
RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O
Метод известен как реакция Гофмана (деградация амидов). Он удобен для синтеза аминов с уменьшением длины цепи на один атом углерода.
Ацил-азиды при нагревании претерпевают перегруппировку Курциуса, образуя изоцианаты, которые далее гидролизуются в амины:
$$ RCON_3 \xrightarrow{\Delta} RNCO \xrightarrow{H_2O} RNH_2 + CO_2 $$
Метод позволяет получать первичные амины высокой чистоты.
Оксимы и гидразоны под действием водорода или активных восстановителей превращаются в соответствующие амины:
R − CH = NOH + 2[H] → R − CH2 − NH2
Эти реакции применяются для мягкого синтеза аминов из альдегидов и кетонов.
Имины, полученные при взаимодействии альдегидов или кетонов с аммиаком, могут быть восстановлены в первичные или вторичные амины. На этой основе разработан промышленный метод редуктивного аминирования, широко используемый в органическом синтезе.
В биохимии амины образуются при декарбоксилировании аминокислот под действием ферментов. Например, из гистидина образуется гистамин, из триптофана — триптамин. Эти процессы имеют значение для биохимии и фармакологии, но также демонстрируют универсальность механизмов аминирования.