Восстановительное аминирование. N-метиланилин: общая характеристика, применение, промышленные и лабораторные способы получения

Ряд методов синтеза аминов базируется на реакциях восстановительного аминирования карбонильных соединений. Следует отметить, что эти реакции используются как в промышленности, так и в лабораторной практике.

Одним из вариантов проведения восстановительного аминирования является каталитическое гидрирование карбонильных соединений (альдегидов и кетонов) в присутствии аммиака. В качестве катализатора используют никель Ренея или медно-хромовый оксидный катализатор. На первой стадии в результате взаимодействия карбонильного соединения с аммиаком образуется имин, который гидрируется легче, чем исходное соединение с образованием первичного амина. В том случае, когда аммиак берется в недостатке, происходит взаимодействие амина с промежуточно образующимся имином с образованием аминаля, который в условиях реакции отщепляет молекулу аммиака, давая другой имин, последующее гидрирование которого завершается образованием вторичного амина.

Таким образом, варьируя соотношение реагентов, реакцию можно направлять либо в сторону образования первичного амина, либо, преимущественно, вторичного амина.

Химическим (не каталитическим) вариантом восстановительного аминирования является реакция Лейкарта, заключающаяся во взаимодействии карбонильного соединения с аммиаком и муравьиной кислотой, которая выступает в качестве восстановителя. Можно полагать, что и в этом случае на первой стадии образуется имин.

Следует отметить, что в реакцию восстановительного аминирования можно вводить не только аммиак, но и первичные амины. При этом удается с высоким выходом получать вторичные амины. Еще один восстановитель, используемый в лабораторной практике для проведения реакции восстановительного аминирования — бороциангидрид натрия. Этот реагент в кислой среде легко восстанавливает связь С = N и более медленно — связь С = О. Отличительной и уникальной особенностью этого реагента является его относительная устойчивость в кислой среде (до рН 3), что имеет большое значение именно применительно к реакции восстановительного аминирования. Дело в том, что образование имина при взаимодействии карбонильного соединения с аммиаком или амином катализируется кислотами, поэтому эта стадия реакция легче и быстрее происходит в кислой среде (рН ~ 4) и из всех комплексных гидридов только бороциангидрид натрия способен выступать в качестве восстановителя в этих условиях.

Реакцию восстановительного аминирования можно проводить и не в одну стадию, разделяя стадии получения имина, его выделения и последующего восстановления, что на практике используется для получения вторичных и третичных аминов. Первичные амины таким образом получать затруднительно, поскольку имины, содержащие атом водорода у атома азота, как правило, гидролитически очень лабильны.

Образующийся в результате взаимодействия карбонильного соединения с первичным амином имин может быть восстановлен после выделения борогидридом натрия, алюмогидридом лития или водородом на катализаторе во вторичный амин. Кроме того, поскольку на атоме азота иминогруппы имеется неподеленная пара электронов, он может выступать в качестве нуклеофила, вследствие чего он способен взаимодействовать с алкилгалогенидами с образованием иминиевых солей. Необходимо отметить, что последующее алкилирование невозможно. Гидролиз этих иминиевых солей приводит к вторичным аминам и карбонильным соединениям, т. е. таким образом можно селективно осуществить переход от первичного амина к вторичному. Следует отметить, что иминиевые соли могут быть также получены взаимодействием карбонильных соединений с вторичными аминами, а их последующее восстановление одним из указанных выше восстановителей селективно приводит к третичным аминам. Таким образом, приведенная выше совокупность реакций позволяет осуществлять переход от первичных аминов к вторичным или третичным.