有機化合物へのアミン基の付加は、アミノ化と呼ばれます。有機化合物にアミンを導入することは、アミノ化と呼ばれます。有機窒素化合物は避けられないため、このタイプの反応は重要です。アルデヒドは、炭素鎖末端の炭素原子に結合したカルボニル基を持つ有機分子です。ケトンは、炭素鎖の炭素原子の 1 つに結合したカルボニル基を持つ有機分子です。
基本的なメソッドの反応
- アミナーゼ酵素
アミナーゼは、このプロセスを触媒するために使用される酵素です。アミノ化は、さまざまな方法で行うことができます。アンモニアまたは別のアミンを使用したアルキル化、還元的アミノ化、マンニッヒ反応などがあります。
- 酸触媒による臭化水素化
工業的には、アルキルアミンの大量生産は、アンモニアの存在下で固体酸が触媒として作用するアルコールのアミノ化によって行われます。
- その他のメソッド
アンモニア水溶液、水素ガス、不均一金属ルテニウム触媒を利用して、α-ヒドロキシ酸鎖をアミノ酸に変換します。
- 還元的アミノ化
還元的アミノ化は還元的アルキル化としても知られており、中間体イミンを使用してカルボニル基を変換することによってアミンが形成されるタイプのアミノ化の 1 つです。ケトンまたはアルデヒドは、最も頻繁に使用されるカルボニル基です。これはアミンを製造するための最も重要な方法であり、製薬部門で製造されるアミンの大部分を製造しています。
- 反応プロセス
アルデヒドおよびケトンの還元的アミノ化では、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウムが還元剤として利用されます。非環式および環式脂肪族ケトン、脂肪族および芳香族アルデヒド、および 1° および 2° アミンは、さまざまな弱塩基性および非塩基性アミンとともに、すべてこの種の反応に含まれます。芳香族および不飽和ケトンの反応、ならびにいくつかの立体障害のあるケトンおよびアミンは制限されています。 1,2-ジクロロエタン (DCE) ですが、反応はテトラヒドロフラン (THF) でも行うことができ、まれにアセトニトリルが好ましい溶媒でした。ケトン反応の場合、酢酸は触媒として機能しますが、アルデヒド反応ではほとんど必要ありません。このアプローチは、アセタールやケタールなどの酸に敏感な官能基だけでなく、C-C 多重結合や CN- および NO2 基などの還元可能な官能基にも適しています。 THF反応はDCR反応よりも遅いですが、両方の溶媒の場合、AcOH反応の場合はより高速です。 NaBH3CN/MeOH、ボランピリジン、接触水素化などのさまざまな還元的アミノ化手順では、NaBH(OAc)3 よりも収率が高く、副生成物が少なくなります。ジアルキル化が問題となった場合、NaBH4 を使用して特定のアルデヒドを還元的にアミノ化し、第一級アミンを使用して還元した後、MeOH でイミンを生成する段階的なプロセスを使用しました。
-
アルデヒドとケトンの還元的アミノ化
このタイプの化学反応では、アミンがカルボニル基と反応してヘミアミナール種を生成し、次に 1 つの水分子の除去がアルキルイミドオキソ-ビ置換によって可逆的に行われます。発生した水を物理的または化学的に除去することにより、アルデヒド/ケトンとイミンの生成のバランスをイミンの生成に変更できます。その後、反応で形成された中間体を分離し、水素化ホウ素ナトリウムなどの適切な還元剤を使用して還元することができます。間接還元的アミノ化は、この手法を説明するために使用される用語です。
イミンの合成と還元は、別の方法を使用して 1 つのポットで行うことができます。 Borch 反応としても知られる直接還元的アミノ化では、この方法では、ゆっくりと反応する還元剤がケトン/アルデヒド前駆体と共に使用されます。試薬は適度な酸性度に耐える必要があります。シアノ水素化ホウ素ナトリウムは、これらの要件を満たす一般的な試薬です。これらの反応は、通常、酢酸などの弱酸を触媒として、pH 3 ～ 7 で行われます。このような条件下では、カルボニルとアミンを結合させることにより少量のイミニウムイオンを生成することができ、これはカルボニル出発物質よりも容易に還元することができます。その結果、イミニウムの選択的還元によってアミンが形成されます。
アルデヒドの還元的アミノ化の一般的な反応:
R2N–H + CH2=O → R2N–CH2 + H2O
-
生化学における役割
多数のアミノ酸の生合成で使用されるステップは、一般にトランスアミナーゼ酵素によって行われるα-ケト酸の還元的アミノ化です。反応後にピリドキサールリン酸に変換されるピリドキサミンリン酸は、反応を触媒する。イミンが最初に形成されます。還元されたピリジンは対応する水素化物を供給し、アルジミンを生成し、続いてアミンに加水分解します。
結論
還元的アミノ化または還元的アルキル化は、中間体のイミンを使用して、カルボニル基の変化によってアミンが形成されるタイプのアミノ化です。
水素化物移動として機能する酸金属触媒は、ワンポット還元的アミノ化を行うために使用されています。この種の反応は広く研究されており、その結果、非常に効率的であることが明らかになりました。このようなアルデヒドおよびケトンの還元的アミノ化には、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウムという普遍的な還元剤が使用されてきました。
