อ่าน 6 นาที
ไฮโดรอะมิเนชั่น
ใน เคมีอินทรีย์ ไฮ โดร อะมิเนชัน คือการ เติม พันธะ N−H ของ อะมีน เข้ากับ พันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอน ของ แอลคีน แอ ลไคน์ ได อีน หรือ แอลลีน [ 1 ] ใน กรณีที่เหมาะสมที่สุด...
ไฮโดรอะมิเนชั่น
ในเคมีอินทรีย์ ไฮโดรอะมิเนชันคือการเติมพันธะN−Hของอะมีนเข้ากับพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนของแอลคีนแอลไคน์ไดอีนหรือแอลลีน [ 1 ] ในกรณีที่เหมาะสมที่สุด ไฮโดรอะมิเนชันประหยัดอะตอมและเป็นมิตรต่อ สิ่งแวดล้อม [ 2 ]และผลิตภัณฑ์สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ชั้นดี ยา และเกษตรกรรม[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันเกิดขึ้นเองได้เฉพาะกับแอลคีนที่เป็นอิเล็กโทรฟิลิกและไดอีนบางชนิดเท่านั้น แต่ปฏิกิริยาเหล่านี้มีชื่อเรียกอื่น (เช่นปฏิกิริยาการเติมไมเคิล ) โดยทั่วไปแล้ว "ไฮโดรอะมิเนชัน" จะสงวนไว้สำหรับสถานการณ์ที่ปฏิกิริยาต้องการตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ไฮโดรอะมิเนชันมีคุณค่าทางอุตสาหกรรมน้อยมาก
ปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันสามารถใช้ได้ทั้งแบบภายในโมเลกุลเพื่อสร้างสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก หรือแบบระหว่าง โมเลกุลโดยใช้เอมีนและสารประกอบไม่อิ่มตัวที่ แตกต่างกัน
- ปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันระหว่างโมเลกุลต้นแบบ
- ตัวอย่างของปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันภายในโมเลกุล
ไฮโดรอะมิเนชั่นอย่างเป็นทางการ
การเติมไฮโดรเจนและหมู่เอมีน (NR 2 ) โดยใช้รีเอเจนต์อื่นที่ไม่ใช่เอมีน HNR 2เรียกว่าปฏิกิริยา "ไฮโดรอะมิเนชันแบบเป็นทางการ" แม้ว่าข้อดีของความประหยัดอะตอมและ/หรือแหล่งไนโตรเจนที่หาได้ง่ายจะลดลง แต่แรงขับเคลื่อนทางเทอร์โมไดนามิกที่มากขึ้น รวมถึงความสามารถในการปรับแต่งรีเอเจนต์อะมิเนชันก็อาจมีประโยชน์ แทนที่เอมีน มีรายงานว่าเอสเทอร์ไฮดรอกซีลามีน[ 6 ]และไนโตรอะรีน[ 7 ]เป็นแหล่งไนโตรเจน
ประวัติศาสตร์
ไฮโดรอะมิเนชันได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกเพื่อสร้างน้ำหอมจากไมร์ซีนในการแปลงนี้ ไดเอทิลอะมีนจะเติมเข้ากับหมู่แทนที่ไดอีน โดยปฏิกิริยาจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยลิเธียมไดเอทิลอะไมด์[ 8 ]โทบิน เจ. มาร์คส์รายงานไฮโดรอะมิเนชันภายในโมเลกุลในปี 1989 โดยใช้เมทัลโลซีนที่ได้จากโลหะหายากเช่นแลนทานัมลูเทเซียมและซาแมเรียมอัตรา การเร่งปฏิกิริยา มีความสัมพันธ์ผกผันกับรัศมีไอออนของโลหะ อาจเป็นผลมาจากการรบกวนเชิงสเตอริกจากลิแกนด์[ 9 ]ในปี 1992 มาร์คส์ได้พัฒนา ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันไครั ล ตัวแรก โดยใช้ตัวช่วยไครัล ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันตัวแรกที่สนับสนุนสเตอริโอไอโซเมอร์ เฉพาะตัวเดียว ตัวช่วยไครัลบนลิแกนด์เมทัลโลซีนถูกใช้เพื่อกำหนดสเตอริโอเคมีของผลิตภัณฑ์[ 10 ]ตัวเร่งปฏิกิริยาไครัลที่ไม่ใช่เมทัลโลซีนตัวแรกได้รับการรายงานในปี 2546 โดยใช้ลิแกนด์บิสอะริลอะมิโดและอะมิโนฟีนอลเลตเพื่อให้ได้เอนันติโอซีเลคติวิตีที่ สูงขึ้น [ 11 ]

ขอบเขตปฏิกิริยา
ไฮโดรอะมิเนชันไม่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติ แต่ต้องอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยา[ 12 ] [ 13 ] อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยานี้ค่อนข้างเป็นกลางทางเทอร์โมเคมี ปฏิกิริยานี้มีอุปสรรคสูง: คู่อิเล็กตรอนเดี่ยว ของอะตอมไนโตรเจน และพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนที่มีอิเล็กตรอนมากจะผลักกัน และ (ยกเว้นในกรณีภายในโมเลกุล) ปฏิกิริยาการเติมนั้นไม่เป็นที่พึงประสงค์ ทางเอนโทรปี โดยธรรมชาติ[ 14 ] [ 15 ] อะมิเนชันแบบอนุมูลอิสระไม่ใช่ปฏิกิริยาลูกโซ่เพราะการดึงไฮโดรเจนจากอะมีนไปยังอะตอมคาร์บอนนั้นไม่เป็นที่พึงประสงค์ทางเท อร์โมไดนามิก [ 16 ]
ปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันได้รับการวิจัยทางวิชาการอย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการใช้ธาตุและใช้วัตถุดิบตั้งต้นทั่วไปราคาถูก นอกจากนี้ กลยุทธ์ไฮโดรอะมิเนชันโดยตรงยังสามารถย่นระยะเวลาของกระบวนการสังเคราะห์หลายอย่างได้อย่างมาก[ 17 ] ด้วยเหตุนี้ ปัจจุบันสถานการณ์ต่างๆ มากมายจึงยอมรับไฮโดรอะมิเนชันด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม เอมีนที่ได้รับการศึกษา ได้แก่ เอมีนปฐมภูมิ เอมีนทุติย ภูมิ เอมีนแบบวงแหวน เอมีนแบบอะ ไซ คลิก และเอมีนอะนิ ลินิกที่ มีหมู่แทนที่เชิงสเตอริก และอิเล็กทรอนิกส์ ที่ หลากหลายสารตั้งต้นที่ไม่อิ่มตัว ได้แก่ แอลคีน ไดอีน แอลไคน์ และแอลลีน ปฏิกิริยาเกิดขึ้นทั้งภายในและระหว่างโมเลกุล[ 13 ] โดยทั่วไปแล้ว การเติมแบบมาร์คอฟนิคอฟเป็นที่นิยม แต่ก็มีเครื่องมือบางอย่างที่สามารถควบคุมการเลือกตำแหน่งของการเติมได้[ 18 ]

ตัวเร่งปฏิกิริยา
มีการรายงานการรวมกันของโลหะและลิแกนด์หลายชนิดที่สามารถเร่งปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชันได้ และโดยคร่าวๆ สามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท
ค่า pH สุดขั้ว
ในกรณีที่ง่ายที่สุดกรดและเบส Brønsted ที่แข็งแกร่ง จะเร่งปฏิกิริยาไฮโดรอะมิเนชัน[ 16 ] [ 19 ] ตัวอย่างหนึ่งคือการเติม เอทิลลง ในไพเพอริดีนโดยใช้อีเทน : [ 20 ]

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสภาวะค่า pH สุดขั้วเช่นนี้ จะเกิดขึ้นได้ดีกับอีเทน แต่แอลคีนที่มีจำนวนคาร์บอนมากกว่า จะมีปฏิกิริยาน้อยกว่า
โลหะที่มีการประสานงานอย่างอ่อน
นอกจากนี้กรดลูอิส ที่มีการประสานงานอย่างอ่อน ยังสามารถเร่งปฏิกิริยาได้อีกด้วย ซึ่งรวมถึงเกลือของ โลหะ อัลคาไลน์[ 13 ] โลหะอัลคาไลน์ เอิร์ธ [ 21 ]โลหะหายาก [ 22 ] และโลหะทรานซิชันช่วงต้นที่มีวาเลนซ์ต่ำ (เช่นไทเทเนียมและเซอร์โคเนียม ) [ 12 ]รวมถึงบิสมัท[ 23 ] และอาจรวมถึง สารประกอบ แอคติไนด์บางชนิด ด้วย ซีโอไลต์ยังแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ในการทำไฮโดรอะมิเนชันอีกด้วย[ 13 ]
กลไก ของ ไฮโดรอะมิเนชันเหล่านี้ได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดี[ 13 ] ขั้นแรก ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกกระตุ้นโดยการแลกเปลี่ยนอะไมด์ ทำให้เกิดตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานได้ (i) ต่อมา อัลคีนจะแทรกเข้าไปในพันธะ Ln-N (ii) [ 22 ] สุดท้าย โปรตอนไลซิสจะเกิดขึ้น ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์แบบวงปิดพร้อมทั้งสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานได้ขึ้นใหม่ (iii) [ 24 ]

สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันตอนปลาย
สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันตอนปลาย (เช่น รูทีเนียมและแพลเลเดียม) [ 16 ] [ 25 ] [ 19 ]และโลหะหมู่ 13 เช่นอะลูมิเนียม[ 26 ]และอินเดียม[ 27 ]สามารถควบคุมการเลือกตำแหน่งและสเตอริโอของปฏิกิริยาได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่นมีการรายงานผลิตภัณฑ์อัลลิลอะมีนจลน์ ที่หายากและมีคุณค่าทางสังเคราะห์มากขึ้นเมื่อไฮโดร อะมิเนตอัลลีนระบบหนึ่งใช้อุณหภูมิ 80 °C โดยใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยา โรเดียมและ อนุพันธ์ของ อะนิลีนเป็นอะมีน[ 28 ]ระบบอื่นที่รายงานใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยา แพลเลเดียมที่อุณหภูมิห้องโดยใช้อะมีนแบบวงแหวนและอะไซคลิกปฐมภูมิและทุติยภูมิหลากหลายชนิด[ 29 ]ทั้งสองระบบผลิตอัลลิลอะมีนที่ต้องการได้ในปริมาณสูง

โดยทั่วไป ไฮโดรอะมิเนชันด้วยสารเชิงซ้อนโลหะทรานซิชันตอนปลายมีหลายเส้นทางขึ้นอยู่กับขั้นตอนกำหนดการเลือกตำแหน่ง สี่ประเภทหลักคือ (1) การโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกบนแอลคีน แอลไคน์ หรือลิแกนด์อัลลิล และ (2) การแทรกแอลคีนเข้าไปในพันธะโลหะ-อะไมด์[ 13 ]วัฏจักรตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไปปรากฏอยู่ด้านล่าง

แอปพลิเคชัน
ยังไม่มีการนำกระบวนการไฮโดรอะมิเนชันไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม แต่มีการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมโดยใช้กระบวนการไฮโดรอะมิเนชันในแวดวงวิชาการแล้ว
ไฮโดรอะมิเนชันถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์ยา แก้ คลื่นไส้ซินนาริซีนด้วยผลผลิตเชิงปริมาณ[ 29 ]

ไฮโดรอะมิเนชันยังมีแนวโน้มที่ดีสำหรับการสังเคราะห์อัลคาลอยด์เช่น ในการสังเคราะห์ (-)-เอพิไมร์ทีนทั้งหมด[ 30 ]

ดูเพิ่มเติม
- แอมโมออกซิเดชัน - ปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับแอลคีนเพื่อให้ได้ไนไตรล์
- การเติมหมู่เอมีนด้วยอิเล็กโทรฟิล — ปฏิกิริยาที่มีขั้วกลับกัน
- ไฮโดรโบเรชัน
- ไฮโดรซิลิเลชัน
- (โอเลฟิน) ไฮเดรชั่น
- ไฮโดรฟังก์ชันไนเซชัน
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไฮโดรอะมิเนชั่น
ใน เคมีอินทรีย์ ไฮ โดร อะมิเนชัน คือการ เติม พันธะ N−H ของ อะมีน เข้ากับ พันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอน ของ แอลคีน แอ ลไคน์ ได อีน หรือ แอลลีน [ 1 ] ใน กรณีที่เหมาะสมที่สุด...
ไฮโดรอะมิเนชั่นอย่างเป็นทางการ
การเติมไฮโดรเจนและหมู่เอมีน (NR 2 ) โดยใช้รีเอเจนต์อื่นที่ไม่ใช่เอมีน HNR 2 เรียกว่าปฏิกิริยา "ไฮโดรอะมิเนชันแบบเป็นทางการ" แม้ว่าข้อดีของความประหยัดอะตอมและ/หรือแหล่งไนโตรเจนที่หาได้ง่ายจะลดลง แต่แรงขับเคลื่อนทางเทอร์โมไดนามิกที่มากขึ้น...
ประวัติศาสตร์
ไฮโดรอะมิเนชันได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกเพื่อสร้างน้ำหอมจาก ไมร์ซีน ในการแปลงนี้ ไดเอทิลอะมีนจะเติมเข้ากับหมู่แทนที่ไดอีน โดยปฏิกิริยาจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยลิเธียมไดเอทิลอะไมด์ [ 8 ] โทบิน เจ.
ขอบเขตปฏิกิริยา
ไฮโดรอะมิเนชันไม่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติ แต่ต้องอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยา [ 12 ] [ 13 ] อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยานี้ค่อนข้างเป็นกลางทางเทอร์โมเคมี ปฏิกิริยานี้มีอุปสรรคสูง: คู่อิเล็กตรอนเดี่ยว ของอะตอมไนโตรเจน และพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนที่มีอิเล็กตรอนมากจะผลักกัน และ...