Förekomst och källor till aminer
Alifatiska aminer förekommer i naturen, främst som produkter av nedbrytning av proteinmaterial, men de finns också i levande vävnad (t.ex. histamin, en cyklisk alifatisk amin). Metylamin förekommer i små mängder i vissa växter. Många polyfunktionella aminer (dvs. de som har andra funktionella grupper i molekylen) förekommer som alkaloider i växter - till exempel meskalin, 2- (3,4,5-trimetoxifenyl) etylamin; de cykliska aminerna nikotin, atropin, morfin och kokain; och det kvartära saltkolinet, N- (2-hydroxietyl) trimetylammoniumklorid, som finns i nervsynapser och i växt- och djurceller.
Stora mängder alifatiska aminer tillverkas syntetiskt. Den mest använda industriella metoden är reaktionen av alkoholer med ammoniak vid hög temperatur, katalyserad av metaller eller metalloxidkatalysatorer (t.ex. nickel eller koppar). Blandningar av primära, sekundära och tertiära aminer produceras därmed. Vissa aminer - till exempel hexametylendiamin, som används vid tillverkning av nylon-6,6 - tillverkas genom katalytisk tillsats av väte till nitriler, R≡CN.
Anilin och vissa andra aromatiska aminer var på en tid erhållen från stenkolstjära, men är i dag syntetiseras från bensen, C 6 H 6, eller andra kolväten. Bensen omvandlas först till nitrobensen (C 6 H 5 NO 2) eller klorbensen (C 6 H 5 Cl). Den förra reduceras till anilin genom behandling med väte över en katalysator eller med hjälp av andra reagens, såsom järn eller vätesulfid (Fe och H 2 S, respektive). Anilin tillverkas av klorbensen genom behandling med ammoniak vid en hög temperatur i närvaro av kopparföreningar.
I mindre skala, såsom inom läkemedelsindustrin eller forskningslaboratoriet, kan de föregående metoderna inte vara lämpliga på grund av teknikkostnaderna och bildandet av en blandning av produkter. För syntes av enstaka produkter och småskaliga operationer är andra reaktioner tillgängliga. Reaktionen av alkylhalogenider, R ^ X, där X är en halogen, eller analoga reagens med ammoniak (eller aminer) är användbar med vissa föreningar. En blandning av mono-, di- och trialkylerade aminer, och ibland också det kvartära ammoniumsaltet, resulterar ofta:
RCH 2 X + NH 3 →
RCH 2 NH 2, (RCH 2) 2 NH, (RCH 2) 3 N, (RCH 2) 4 N + X -
Inte alla alkylhalogenider är effektiva reagens; reaktionen är långsam med sekundära alkylgrupper och misslyckas med tertiära grupper. Dess användbarhet begränsas till stor del till primära alkylhalogenider (de som har två väteatomer på det reagerande stället). För att undvika problemet med multipelalkylering har metoder utformats för att "blockera" substitution så att endast en alkylgrupp införs. Gabriel-syntesen är en sådan metod; den utnyttjar ftalimid, C 6 H 4 (CO) 2 NH, vars en sur väteatom har avlägsnats vid tillsats av en bas, såsom KOH för att bilda ett salt.
Även om ftalimid i sig inte är reaktiv reagerar dess anjon med alkylhalogenider, men bara en gång. Hydrolys av den resulterande alkylftalimiden frisätter den primära aminen.
Primära aminer med en tertiär alkylgrupp (R 3 CNH 2) är svåra att framställa med de flesta metoder men görs industriellt genom Ritter-reaktionen. I denna metod reagerar en tertiär alkohol med vätecyanid (HCN) i närvaro av en koncentrerad stark syra; en formamid, RNH-CHO, bildas först, som sedan genomgår hydrolys.
Reaktion av ammoniak med alkener vid höga temperaturer och tryck, katalyserad av zeoliter, används också industriellt.
Reduktion av nitroföreningar, RNO 2, med väte eller andra reduktionsmedel producerar primära aminer rent (dvs. utan en blandning av produkter), men metoden används mest för aromatiska aminer på grund av den begränsade tillgängligheten av alifatiska nitroföreningar. Reduktion av nitriler och oximer (R 2 C = NOH) också ger primära aminer. Iminer, R 2 kan C = NR ', användas för att framställa sekundära aminer, vanligen i en process i vilken iminen bildas av en primär amin och en aldehyd eller keton och sedan reduceras med väte och en nickelkatalysator. Amider, RCONR ' 2, kan reduceras till aminer genom litiumaluminiumhydrid (LiAlH 4), som ersätter syret med två väteatomer. Om det inte finns någon substituent på kvävet (dvs. R ^ = H), resulterar en primär amin. När en eller båda R-grupperna inte är väte, produceras sekundära respektive tertiära aminer.
Framstående bland omarrangemangsreaktioner är Hofmann-reaktionen, i vilken en amid behandlas med klor eller brom och en vattenhaltig alkali (bas).
En serie steg sker snabbt. I ett mellansteg förflyttas en R-grupp från karbonylkolet till kvävet och förskjuter halogenjonen; det sista steget, förlusten av en CO 3 2- grupp, leder till en primär amin av en mindre kolatom (dvs. RCONH 2 blir RNH 2). Beckmann-omlagringen, genom vilket en ketoxim, R 2 C = NOH, omlagras till en amid, RCONHR, kan användas för att framställa primära aminer när följt av hydrolys.
Tertiära aminer framställs typiskt genom direkt alkylering av sekundära aminer med alkylhalogenider:
Alternativ är reduktion av disubstituerade amider eller reduktion av en blandning av en sekundär amin och en aldehyd med myrsyra (känd som Leuckart-reaktionen):
R 2 NH + R ' 2 C = O + HCOOH → R 2 N-CHR ' 2 + CO 2
