2.2.5. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой
Первичные, вторичные и третичные амины по-разному взаимодействуют с азотистой кислотой, что используется для установления типа амина. Неустойчивую азотистую кислоту генерируют действием сильной кислоты на нитриты.
Третичные алифатические амины при обычной температуре с азотистой кислотой не взаимодействуют.
Вторичные амины образуют с азотистой кислотой устойчивые нитрозамины – жидкие или твердые продукты желтого цвета:
R2NH + NaNO2 + HCl → R2N-N=O + NaCl + H2O (12)
Нитрозамины являются сильными канцерогенами. Показана возможность синтеза нитрозаминов в желудке человека из содержащихся в пище и лекарственных препаратах вторичных аминов и нитритов Канцерогенное действие нитрозаминов основано на их способности алкилировать нуклеофильные центры ДНК, что приводит к онкогенным мутациям.
Первичные алифатические амины реагируют с азотистой кислотой с выделением газообразного азота. Реакция идет через образование неустойчивого первичного нитрозамина, который изомеризуется в диазогидроксид, превращающийся далее в соль диазония:
(13)
Дальнейший ход реакции зависит от природы углеводородного радикала.
Если R – алифатический радикал, то соль диазония очень неустойчива и немедленно разлагается с образованием молекулы азота и карбокатиона, который затем взаимодействует с находящимися в реакционной среде нуклеофилами (например, с растворителем) или отщепляет протон и дает продукт элиминирования. Например, превращения катиона н-пропилдиазония могут быть представлены следующей схемой (Рис. 36):
Рис. 36. Превращение катиона н-пропилдиазония
Реакция не имеет препаративного значения. Процесс используется в аналитических целях для количественного определения первичных алифатических аминов, в том числе природных α-аминокислот, по объему выделяющегося азота.
Соли арилдиазония более устойчивы и могут быть выделены из реакционной смеси. Они являются высокореакционноспособными соединениями и широко используются в органическом синтезе.
Процесс получения ароматических диазосоединений называется диазотированием и выражается следующим суммарным уравнением.
ArNH2 + NaNO2 + 2HCl → ArN2+Cl- + NaCl + 2H2O (14)
Реакции солей арилдиазония можно разделить на два типа: реакции с выделением азота и реакции без выделения азота.
Реакции, протекающие с выделением азота. Этот тип реакций представляет собой замещение в ароматическом кольце, уходящей группой в котором является молекула азота N2 (Рис. 37):
Рис. 37. Реакции солей арилдиазония
Реакции используются для введения различных заместителей в ароматическое кольцо.
Реакции, протекающие без выделения азота. Наиболее важной реакцией этого типа является азосочетание. Катион диазония обладает слабыми электрофильными свойствами и вступает в реакции электрофильного замещения с аренами, содержащими сильные электронодонорные заместители. При этом образуются азосоединения (Рис. 38):
Рис. 38. Реакции азосочетания
Азосоединения содержат длинную систему сопряженных связей и поэтому окрашены. Они используются как красители. Образование окрашенных соединений при взаимодействии солей арилдиазония с ароматическими аминокислотами (тирозин, гистидин) используется для их качественного и количественного определения.
Аминогруппа является сильным активирующим заместителем и ориентантом II рода.
Анилин легко бромируется бромной водой с образованием триброманилина (Рис. 39):
Рис. 39. Реакция бромирования анилина
В большинстве реакций электрофильного реакционноспособная аминогруппа предварительно защищается путем ацилирования. После проведения реакции ацильную защиту снимают кислотным или щелочным гидролизом (Рис. 40) [1]:
Рис.
40. Реакция ацилирования