3.7.4. Способы получения

1. Распространённым способом получения аминов является аммонолиз галогеналканов и, как продолжение его, алкилирование аминов по Гофману — эти реакции рассмотрены в химических свойствах (гл. 3.2.2.1 и 3.7.3.3). Однако данным способом обычно получается смесь первичных, вторичных и третичных аминов.

2. Амины могут быть получены и при алкилировании аммиака спиртами — эта реакция также рассмотрена в химических свойствах (гл. 3.3.3.1). Она лежит в основе промышленного метода получения аминов.

3. Одним из способов получения насыщенных аминов является полное восстановление нитросоединений (или других азотсодержащих соединений) по схеме:

R-NO₂  R-NH₂

R-CH=NH  R-CH₂-NH₂

R-NH-OH  R-NH₂

R-CN  R-CH₂-NH₂

R-CO-NH₂  R-CH₂-NH₂

Однако такой способ пригоден только для получения первичных аминов, но образующиеся амины всегда загрязнены продуктами неполного восстановления нитросоединений (оксимы, азо- и гидразосоединения и др.).

4. Другим способом получения чистых первичных аминов является синтез Габриэля:

фталимид калия N-алкилфталимид

фталевая кислота

Первая стадия здесь — взаимодействие галогеналкана с фталимидом калия, являющимся нуклеофилом, — типичная реакция S_N в ряду галогеналканов. За ней следует гидролиз образовавшегося N-алкилфталимида, который обычно проводят в солянокислой среде. Подробнее о закономерностях протекания таких реакций — см. в свойствах карбоновых кислот и их производных (гл. 6.4.4.2, 10.9.3.2).

5. Ещё одним способом получения чистых первичных аминов является перегруппировка Гофмана:

Механизм этой реакции, относящейся к свойствам амидов карбоновых кислот, рассмотрен в главе 6.4.4.5.

6. Один из способов получения чистых вторичных аминов из первичных включает в себя несколько стадий. Первая из них — нуклеофильная атака амина по атому серы сульфохлоридной группы аренсульфохлорида (гл. 10.3.5.1):

где Ar – ароматический углеводородный радикал

Вторая стадия — образование сульфамидом соли при взаимодействии со щёлочью:

И затем — алкилирование этого сульфамид-аниона галогеналканом (например, бромоалканом), то есть нуклеофильное замещение атома галогена в галогеналкане сульфамидной группой:

И, наконец, кислотный гидролиз образовавшегося диалкилсульфамида:

3.7.5. Физиологическая роль и Важнейшие представители

Среди алифатических аминов особое значение для медицинской практики имеют производные бис-(-хлорэтил)-амина, ко­торые применяются в качестве противоопухолевых веществ. Злокачественные опухоли — это заболевания, связанные с уси­ленным размножением клеток, приводящим к быстрому росту новообразованной опухолевой ткани, которая давит на сосед­ние органы, прорастая сквозь ткани и дезорганизуя работу ор­ганизма. Большую роль в возникновении злокачественных опу­холей играет нарушение обмена нуклеиновых кислот. Различ­ные производные бис-(-хлорэтил)-амина оказывают тормозя­щее действие на размножение клеток, блокируя их митотическое деление. Механизм действия лекарственных веществ этой группы основан на их алкилирующем действии и способности легко реагировать с нуклеиновыми кислотами, белками и ферментами. Эти вещества также легко взаимодействуют с нуклеопротеидами (белок и нуклеиновая кислота) клеточных ядер кроветворных тканей. Высокой чувствительностью к производ­ным бис-(-хлорэтил)-амина обладают ядра клеток опухолевой ткани. Таким образом, вещества этой группы, с одной стороны, способны тормозить рост опухолевой ткани, с другой — угнета­ют процесс кроветворения и являются токсичными веществами.

Метиламин — бесцветный газ с острым запахом, подобным запаху аммиака. Хорошо растворяется в воде.

Хлорид метиламмония образует бесцветные кристаллы с температурой плавления 498 К.

В промышленности метиламин получают каталитическим гидрированием циановодорода или при взаимодействии метанола и аммиака над катализатором при повышенной температуре.

Метиламин применяется в органическом синтезе для получения лекарственных веществ, красителей и поверхностно-активных веществ.

Диметиламин — газ с неприятным запахом, хорошо растворимый в воде.

Хлорид диметиламмония — бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 444 К.

Диметиламин получают каталитическим алкилированием аммиака метанолом. Его используют в синтезе лекарственных веществ и растворителей.

Триэтиламин — бесцветная жидкость с характерным запахом аминов. В промышленности его получают каталитическим алкилированием аммиака этанолом.

Триэтиламин используют в органическом синтезе в качестве исходного вещества, растворителя и оснóвного катализатора.

Этилендиамин — бесцветная жидкость с запахом аммиака, хорошо растворяется в воде.

Его получают из дихлорэтана и аммиака.

Этилендиамин является важным исходным веществом для синтеза аналитических реагентов (комплексонов) и фунгицидов. Соли этилендиамина с высшими карбоновыми кислотами применяются в текстильной промышленности в качестве мягчителей.

Тетраметилендиамин (путресцин) — кристаллическое вещество с температурой плавления 300—301 К и пентаметилендиамин (кадаверин) — жидкость с температурой кипения 451 К. Растворимы в воде. Образуются при гнилостном разложении трупов. Относятся к группе трупных ядов.

Гексаметилендиамин — бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 315 К и температурой кипения 477 К. Растворим в воде.

В промышленности получают из динитрила адипиновой кислоты NC-(CH₂)₄-CN.

Используют для получения полиамидов и синтетического волокна (найлон).

Этаноламины H₂NCH₂CH₂ОH, HN(CH₂CH₂ОH)₂, N(CH₂CH₂ОH)₃ — бесцветные вязкие жидкости, при низких температурах — кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

Этаноламины используют в органическом синтезе для получения эмульгаторов, моющих средств и косметических препаратов как адсорбенты кислых газов и как ингибиторы коррозии.

Холин [(CH₃)₃N⁺CH₂CH₂ОH]ОH¯ — бесцветное гигроскопичное кристаллическое вещество. По свойствам ему более соответствует строение внутренней соли (CH₃)₃N⁺CH₂CH₂О¯ H₂О.

Холин широко распространён в животных и растительных тканях, высоко его содержание в нервной ткани. Холин играет важную роль в обмене веществ, входит в состав фосфолипидов. См. также далее, гл. 6.4.7.