根据与氮相连的烷基或芳基的数量,胺分为伯胺 (1°)、仲胺 (2°) 或叔胺 (3°)。季铵盐具有与四个带正电荷的取代基键合的氮原子。胺中的氮原子与孤电子对进行 sp3 杂化,使胺具有碱性和亲核性。简单化合物的命名法遵循后缀 - 胺,首先命名的是母体烷基(甲胺、乙胺),而更复杂的胺则命名为氨基取代的烷烃。
胺的碱度
胺的碱度通过“pKb”或共轭酸“pKa”来测量。水中的烷基胺的共轭酸“pKa”值约为 10-11,这使得它们的碱性比氨更强(pKa ~ 9.25)。烷基通过感应效应提供电子密度,稳定质子化形式。苯胺等芳香胺 (pKa ~ 4.6) 是弱得多的碱,因为氮孤对电子离域到芳香环中。吡啶(一种杂芳胺)的“pKa”约为 5.2,而吡咯(“pKa”~ 0.4)本质上是非碱性——孤电子对是芳香族六重奏的一部分。
胺的合成
硝基化合物(Sn/HCl、Fe/HCl 或 H2/Pd-C)的还原提供了从相应的硝基芳烃转化为芳香伯胺的可靠途径。还原胺化涉及醛或酮与氨或胺缩合形成亚胺,亚胺被NaBH 3 CN或NaBH(OAc) 3 原位还原成相应的胺。 Gabriel 合成使用邻苯二甲酰亚胺作为受保护的氨等价物:用烷基卤化物进行烷基化,然后肼解释放伯胺。霍夫曼重排将伯酰胺转化为伯胺,同时损失一个碳。
胺的反应
胺与烷基卤化物进行烷基化,尽管过度烷基化为二级、三级和四级产物是一个实际挑战。用酰氯或酸酐酰化产生酰胺,其碱性较低并用作保护基团。在 0°C 下,用 NaNO2/HCl 对芳香伯胺进行重氮化,生成芳基重氮盐,它是桑德迈尔反应(用 Cl、Br、CN、OH 取代 N2⁺)和偶氮偶合中形成有色偶氮染料的通用中间体。
霍夫曼消除和相转移催化
霍夫曼消除(彻底甲基化,然后用 Ag2O/加热消除)将伯胺转化为烯烃。这种 E2 消除遵循霍夫曼规则,产生较少取代的烯烃作为主要产物,因为大的三甲基铵离去基团在空间上阻碍了更多取代的 β-氢的进入。季铵盐(例如四丁基溴化铵,TBAB)广泛用作相转移催化剂,将无机阴离子(CN⁻、OH⁻、MnO₄⁻)穿梭到有机溶剂中,以促进不混溶相之间的反应。
应用程序
胺在药物中无处不在——大约 80% 的市售药物含有胺官能团。生物碱(尼古丁、吗啡、奎宁)是天然存在的胺,具有强大的生物活性。芳香胺是染料制造(苯胺染料)的中间体,乙二胺和六亚甲基二胺等多官能胺是聚酰胺(尼龙)生产的单体。在生物化学中,胺出现在氨基酸、神经递质(多巴胺、血清素)和核酸碱基中。