Восстановительное аминирование - Reductive amination

Восстановительное аминирование
Тип реакцииРеакция сцепления
Идентификаторы
RSC ID онтологииRXNO: 0000335

Восстановительное аминирование (также известен как восстановительное алкилирование) является формой аминирование что включает в себя преобразование карбонил группа в амин через промежуточный я добываю. Карбонильная группа чаще всего представляет собой кетон или альдегид. Считается, что это самый важный способ получения аминов, и большинство аминов, производимых в фармацевтической промышленности, получают таким образом.[1][2]

Процесс реакции

В этом органическая реакция, амин сначала реагирует с карбонильной группой с образованием полуаминальный вида, который впоследствии теряет одну молекулу воды в обратимый манера алкилимино-дезоксо-бис-замещение, чтобы сформировать имин. Равновесие между альдегидом / кетоном и имином может быть сдвинуто в сторону образования имина путем удаления образовавшейся воды физическими или химическими способами. Этот промежуточный имин затем можно выделить и восстановить с помощью подходящего восстанавливающего агента (например, борогидрид натрия ). Этот метод иногда называют непрямым восстановительным аминированием.

При отдельном подходе образование и восстановление имина могут происходить последовательно в одном сосуде. В этом подходе, известном как прямое восстановительное аминирование, используются восстанавливающие агенты, которые более реакционноспособны по отношению к протонированным иминам, чем к предшественникам кетона / альдегида. Эти гидридные реагенты также должны выдерживать умеренно кислые условия. Типичные реагенты, отвечающие этим критериям, включают: цианоборгидрид натрия (NaBH3CN) и триацетоксиборгидрид натрия (NaBH (OCOCH3)3).[3] Эту реакцию можно проводить в водной среде, что ставит под сомнение необходимость образования имина.[4][5] Возможно, реакция протекает через восстановление полуаминальных форм.[6]

Вариации и родственные реакции

Эта реакция связана с Реакция Эшвейлера – Кларка, в котором амины метилированы до третичных аминов, Реакция Лейкарта – Валлаха,[7] или другими методами алкилирования аминов, такими как Реакция Манниха и Петазис реакция.

Классический названная реакция реакция Миньонака (1921 г.)[8] включая реакцию кетон с аммиак над никелевым катализатором, например, при синтезе 1-фенилэтиламин начиная с ацетофенон:[9]

Восстановительное аминирование ацетофенона аммиаком

В настоящее время однореакторное восстановительное аминирование выполняется кислотно-металлическими катализаторами, которые действуют как гидридный перенос. Многие исследования этого типа реакции показывают высокую эффективность.[10]

В промышленности третичные амины, такие как триэтиламин и диизопропилэтиламин образуются непосредственно из кетонов с газовой смесью аммиака и водород и подходящий катализатор.

Биохимия

Шаг в биосинтезе многих α-аминокислоты является восстановительным аминированием α-кетокислоты, обычно трансаминаза фермент. Процесс катализируется пиридоксамин фосфат, который преобразуется в пиридоксальфосфат после реакции. Начальная стадия влечет за собой образование имина, но гидридные эквиваленты поставляются восстановленным пиридином с образованием альдимина, который гидролизуется до амина.[11] Последовательность от кетокислоты до аминокислоты можно резюмировать следующим образом:

HO2CC (O) R → HO2CC (= NCH2–X) R → HO2CCH (N = CH – X) R → HO2CCH (NH2)Р.

В популярной культуре

В получившей признание критиков драме Во все тяжкие, главный герой Уолтер Уайт использует реакцию восстановительного аминирования для получения его высокой чистоты метамфетамин, надеется 2-фенил-пропанон и метиламин. 2-фенилпропанон (также известный как фенилацетон или P2P) производится из фенилуксусная кислота и уксусная кислота с использованием трубчатой ​​печи и диоксид тория (ThO2) в качестве катализатора.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уоррен, Стюарт и Вятт, Пол (2008). Органический синтез: подход разобщения (2-е изд.). Оксфорд: Wiley-Blackwell. п. 54. ISBN  978-0-470-71236-8.
  2. ^ Афанасьев, Олег И .; Кучук, Екатерина; Усанов, Дмитрий Л .; Чусов, Денис (21 октября 2019). «Восстановительное аминирование в синтезе фармацевтических препаратов». Химические обзоры. Дои:10.1021 / acs.chemrev.9b00383.
  3. ^ Бакстер, Эллен У .; Рейц, Аллен Б. (2004). "Восстановительные аминирования карбонильных соединений борогидридными и борановыми восстановителями". В Овермане, Ларри Э. (ред.). Органические реакции. С. 1–714. Дои:10.1002 / 0471264180.or059.01. ISBN  978-0-471-17655-8.
  4. ^ Сато, Шинья; Сакамото, Такеши; Миядзава, Эцуко; Кикугава, Ясуо (2004). «Однореакторное восстановительное аминирование альдегидов и кетонов с α-пиколин-бораном в метаноле, в воде и в чистых условиях». Тетраэдр. 60 (36): 7899–906. Дои:10.1016 / j.tet.2004.06.045.
  5. ^ Дансмор, Колин Дж .; Карр, Рувим; Флеминг, Тони; Тернер, Николас Дж. (2006). «Химио-ферментативный путь к энантиомерно чистым циклическим третичным аминам». Журнал Американского химического общества. 128 (7): 2224–5. Дои:10.1021 / ja058536d. PMID  16478171.
  6. ^ Тарасевич, Владимир А; Козлов, Николай Г (1999). «Восстановительное аминирование кислородсодержащих органических соединений». Российские химические обзоры. 68 (1): 55–72. Bibcode:1999RuCRv..68 ... 55T. Дои:10.1070 / RC1999v068n01ABEH000389.
  7. ^ Джордж, Фредерик и Сондерс, Бернард (1960). Практическая органическая химия, 4-е изд.. Лондон: Лонгман. п. 223. ISBN  9780582444072.
  8. ^ Миньонак, Жорж (1921). "Новый генеральный метод подготовки аминов к фракциям альдегидов или цетонов" [Новый общий метод получения аминов из альдегидов или кетонов]. Comptes rendus (На французском). 172: 223.
  9. ^ Робинсон, Джон С .; Снайдер, Х. Р. (1955). «α-Фенилэтиламин». Органический синтез. Дои:10.1002 / 0471264180.os023.27.; Коллективный объем, 3, п. 717
  10. ^ Калбаси, Рузбех Джавад; Мазахери, Омид (2015). «Синтез и характеристика иерархического цеолита ZSM-5, содержащего наночастицы Ni, для однореакторного восстановительного аминирования альдегидов нитроаренами». Catalysis Communications. 69: 86–91. Дои:10.1016 / j.catcom.2015.05.016.
  11. ^ Nelson, D. L .; Кокс, М. М. «Ленингер, принципы биохимии», 3-е изд. Стоит опубликовать: Нью-Йорк, 2000. ISBN  1-57259-153-6.

внешняя ссылка