胺与含氮化合物

还原胺化

还原胺化是实验室和工业里制备胺最实用、最常用的办法,而且一旦看懂图景就极其直观:取一个醛或酮,混入一个胺(或氨),再还原。你实际上是在把一个胺粘到羰基碳上,把 C=O 变成 C-N,同时精确控制氮最终带几个取代基。

它的机理是一出两幕剧。第一幕,胺的孤对电子进攻羰基碳,失水后形成亚胺(R2C=N-R',一个碳氮双键)——若条件偏酸、氮取代较多,则形成亚胺离子。第二幕,氢化物还原剂把 H- 递给那个 C=N,使它塌缩成单根 C-N 键,得到胺。巧妙之处在于挑选温和、有选择性的还原剂——氰基硼氢化钠(NaBH3CN)或三乙酰氧基硼氢化钠(NaBH(OAc)3)——它还原亚胺/亚胺离子,却基本不动起始的羰基,于是平衡被引导着流向产物。

它胜过直接烷基化的原因:它不会过度烷基化。一个伯胺加一个醛得到一个仲胺就停住,因为氮是在一次形成一个 C=N 的过程中被加上去的,而不是靠对卤代物反复做 SN2。这正是化学家把 -CH2R 基团干净地装到氮上的方法,也搭建出大量药物分子。一个诚实的限制:你只能加上与某个羰基对应的基团,所以连到氮上的那个新碳总是至少带一个氢(这条路做不出季碳),而且这条路也不能把芳基直接装到氮上。

丙酮加甲胺,以 NaBH3CN 作还原剂,先生成亚胺离子,再被还原成 N-甲基异丙胺 (CH3)2CH-NH-CH3——一个干净的仲胺,没有过度烷基化。

羰基加胺加温和氢化物:能停在想停处的首选制胺法。

还原胺化不能把芳基装到氮上,也无法在新 C-N 键处造出季碳,因为你加上的那个碳必须来自羰基,因而保留着一个氢。

又称
reductive alkylation还原氨化