胺與含氮化合物

還原胺化

還原胺化是實驗室和工業裡製備胺最實用、最常用的辦法,而且一旦看懂圖景就極其直觀:取一個醛或酮,混入一個胺(或氨),再還原。你實際上是在把一個胺黏到羰基碳上,把 C=O 變成 C-N,同時精確控制氮最終帶幾個取代基。

它的機理是一齣兩幕劇。第一幕,胺的孤對電子進攻羰基碳,失水後形成亞胺(R2C=N-R',一個碳氮雙鍵)——若條件偏酸、氮取代較多,則形成亞胺離子。第二幕,氫化物還原劑把 H- 遞給那個 C=N,使它塌縮成單根 C-N 鍵,得到胺。巧妙之處在於挑選溫和、有選擇性的還原劑——氰基硼氫化鈉(NaBH3CN)或三乙醯氧基硼氫化鈉(NaBH(OAc)3)——它還原亞胺/亞胺離子,卻基本不動起始的羰基,於是平衡被引導著流向產物。

它勝過直接烷基化的原因:它不會過度烷基化。一個一級胺加一個醛得到一個二級胺就停住,因為氮是在一次形成一個 C=N 的過程中被加上去的,而不是靠對鹵代物反覆做 SN2。這正是化學家把 -CH2R 基團乾淨地裝到氮上的方法,也搭建出大量藥物分子。一個誠實的限制:你只能加上與某個羰基對應的基團,所以連到氮上的那個新碳總是至少帶一個氫(這條路做不出季碳),而且這條路也不能把芳基直接裝到氮上。

丙酮加甲胺,以 NaBH3CN 作還原劑,先生成亞胺離子,再被還原成 N-甲基異丙胺 (CH3)2CH-NH-CH3——一個乾淨的二級胺,沒有過度烷基化。

羰基加胺加溫和氫化物:能停在想停處的首選製胺法。

還原胺化不能把芳基裝到氮上,也無法在新 C-N 鍵處造出季碳,因為你加上的那個碳必須來自羰基,因而保留著一個氫。

又稱
reductive alkylation还原氨化