《有机化学》课件-17-3

17.3胺的制备一、卤代烃氨解

在第八章已经提到氨与卤代烃的亲核取代反应，利用该反应4以制备胺，这一方法一般在氨过量的情况下用于制备第一（伯）胺，因反应中产生的胺仍是好的亲核试剂，可继续反应生成第二(仲）胺和第三（叔）胺(参阅17.4节），反应中往往有副产物存在。

芳香卤代烃亲核取代反应不活泼，与氨反应需在高温、高压、催化剂存在下进行。但芳环上引入硝基等拉电子基团会致活这个芳环上的亲核取代反应，这种情况下可用来制备芳胺。实验室和工业上还常利用芳胺亲核性弱及产物位阻效应大不易再继续反应的特点制备仲胺和叔胺。二、盖布瑞尔（Gabriel)合成

由卤代烃直接氨解制备伯胺时常会有仲、叔胺生成，盖布瑞尔[S.Gabriel(1851—1924)出生于德国，在Berlin大学获博士学位，而后在该校任化学教授，主要在胺及氨基酸合成方面作出了贡献。]提供了一个由卤代烃制备纯伯胺的好方法。邻苯二甲酰亚胺的钾盐与卤代烃发生亲核取代反应，生成N-取代亚胺后水解或肼解可获得高产率伯胺。

邻苯二甲酰亚胺氮上的氢受到两个拉电子基团影响呈现酸性（pKa8.3)，用K0H处理很容易生成相应的钾盐。

该法除合成伯胺外，还用于合成α-氨基酸(参阅第二十一章）。三、硝基化合物还原

通过硝基化合物还原制备胺类是极为重要的方法，因芳香硝基化合物很容易由芳烃硝化得到，因此该法主要用于合成芳香伯胺。还原主要有催化氢化和化学还原两种方式。1.催化氢化

硝基可被催化氢化还原为氨基。反应在Ni，Pt，Pd等催化剂存在下，压力釜中进行，一般可得到较满意收率的伯胺。2.化学还原法（1）酸性还原

许多金属还原剂如Fe、Zn、SnCl2或FeCl2等在酸存在下顺利地把硝基化合物还原到胺。工业上用铁粉和盐酸还原硝基苯生产苯胺，工业还原法用少量HC1，足够量的Fe，以降低产物生成后的碱用量。（2）选择还原

二硝基化合物可被较温和的还原剂如Na2S、NaSH、（NH4)2S等硫化物选择还原，只得到一个硝基被还原的产物。这个方法在实验室和工业上均被采用。

（3）碱性还原

芳香硝基化合物在酸性条件下很容易生成芳香伯胺，但在碱性条件下还原却得到双分子偶联产物，如硝基苯在碱中用铁粉还原得到的是偶氮苯。用不同还原剂处理得到不同偶氮化合物。这些双分子还原产物可被催化氢化，最终生成苯胺。3.联苯胺重排

碱性条件下锌粉还原硝基苯可生成氢化偶氮苯，该产物若用酸处理可发生重排，则主要生成联苯胺（benzidine)，这是联苯型化合物的一个重要制备方法。

实验证明重排是分子内的，但重排的历程尚不很清楚，化学家们提出了各种假设，其中一种是“极性过渡态”历程，氢化偶氮苯两个氮上分别接受质子，相邻正电荷相斥分子发生弯折，同时断裂N—N键形成C—C键，随后脱去质子恢复芳香体系。

只要氢化偶氮苯对位无取代基，重排主要生成联苯胺型化合物。当然通过联苯胺氨基的变化能制备各种联苯化合物四、腈及其他含氮化合物的还原1.腈的还原

腈含有不饱和官能团氰基，可以被催化加氢或被四氢铝锂还原到伯胺。腈很容易由卤代烃制备，所以这是由卤代烃制备多一个碳的胺的方法。催化氢化往往有第二（仲）胺副产物生成，为避免副反应一般在过氨存在下进行。

工业上由油脂水解得到高级脂肪酸（14.4节），把该酸转化为酰胺，进而脱水生成腈，催化氢化可得到长链伯胺（参看15.3节）2.酰胺还原

酰胺在醚中用LiAlH4处理可把羰基还原为亚甲基获得较高产率的胺。氮上无取代基的酰胺可得到伯胺，N-取代酰胺可得到仲、叔胺。3.肟的还原

醛、酮与羟氨反应生成肟，肟是不饱和含氮化合物，可通过催化氢化、LiAlH4、Zn/H+等还原方法制备伯胺。这个方法优点是高产率的合成仲碳第一胺，这种胺若用仲卤代烃直接氨解法则会因部分消除而减少收率。4.羰基化合物还原氨化

醛、酮在氨存在下催化氢化生成胺的反应叫还原氨化（reductiveamination)。该反应的中间体为亚胺，亚胺的C=N在反应条件下加氢得到胺。五、霍夫曼（Hofmann)重排及类似反应

1.反应及历程

当酰胺用溴的碱溶液处理时，反应中发生分子重排生成胺，这个反应叫霍夫曼重排。[A.W.Von.Hofmann(1818—1892)出生于德国，初时学习法律，后改学化学，他建立了德国化学会。曾在英国Royal化学院和德国Berlin大学任化学教授。]

通过对反应的研究认为重排是分子内进行的。首先氨基上的氢被一个溴原子取代生成N-溴代酰胺1，在碱作用下脱去N上另一质子生成氮的负离子2。电负性较大的溴很容易带电子离去。为满足八隅结构，R带电子重排，同时氮上的孤对电子移动生成一个新的碳氮键。碳溴键的断裂、R的重排和新的碳氮键生成是同时进行的，其产物为异氰酸酯。在碱性水溶液中异氰酸酯脱去碳酸根负离子，形成比原料少一个碳的胺，因此该反应又叫霍夫曼降解。

该反应是有机合成中的一个重要降解反应，常用来制备仲碳和叔碳第一胺。

2.反应的立体化学

当手性酰胺进行反应时，其手性碳构型不变。说明反应中生成了三元环过渡态，这个过渡态限制了手性碳构型转化的可能性，结果是构型保持。3.重排基团活性

芳香酰胺重排可得到芳胺，当酰胺芳环上连有不同取代基时，重排速度就会受到影响。有人测定了不同对位取代的苯甲酰胺进行霍夫曼重排的速度，给出了下列活性顺序：4.类似的反应

酰氯与叠氮化钠作用及羧酸与叠氮酸反应均生成酰叠氮化合物。这种化合物不稳定，加热即放出氮气生成胺类，前者叫克尔蒂斯（Curtius)重排，后者称施密特（Schmidt)重排，这是两个与霍夫曼重排类似的反应。酰叠氮化合物的重排过程与霍夫曼降解中氦负离子中间体2的重排完全相同，同时重排后产物也是异氰酸酯。异氰酸酯水解后生成胺。六、布歇尔（Bucherer)反应

布歇尔反应是萘系中的一个重要反应。β-萘胺可以从相应β-硝基萘还原获得，但该硝基化合物却不易由萘直接硝化制备（主要生成α-硝基萘），所以工业上往往采用β-萘酚与亚硫酸铵水溶液在压力下加热生产。萘系中羟基与氨基的转化反应就是布歇尔反应。β-萘酚很容易由萘磺化产物β-萘磺酸钠盐制得，所以该反应作为制备β-萘胺的主要途径。七、曼尼希（Mannich)反应

具有α氢的酮与甲醛（或其他简单脂肪醛）及铵盐（伯、仲胺的盐）水溶液反应，生成β氨基酮。八、胺对映体的色谱技术拆分

合成中得到外消旋体的胺，它的拆分常规化学方法是使胺和一个手性酸反应，生成非对映体的铵盐，利用非对映体物理性质不同加以分离。

近年来利用手性固定相高效液相色谱技术进行对映体的分离。这个技术是皮克尔(Pirkle)首先应用和发展的，已成功地拆分了胺、醇、氨基酸等化合物。在拆分外消旋体的胺时，首先使其与3,5-二硝基苯甲酰氯反应生成相应的外消旋体3,5-二硝基苯甲酰胺，然后使这个外消旋体酰胺通Pirkle柱进行拆分。Pirkle柱是由多孔小硅珠