Alquilación de aminas

La alquilación de aminas ( aminodeshalogenación ) es un tipo de reacción orgánica entre un haluro de alquilo y amoníaco o una amina . ^{[ 1 ]} La reacción se denomina sustitución alifática nucleofílica (del haluro), y el producto de la reacción es una amina con mayor grado de sustitución. El método se utiliza ampliamente en el laboratorio, pero con menos frecuencia en la industria, donde los alcoholes suelen ser los agentes alquilantes preferidos. ^{[ 2 ]}

${\displaystyle {\ce {\underbrace {H-\!\!{\overset {\displaystyle R1 \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{N}}}\!\!\!\!:} _{{primario\ o \atop secundario} \atop amina}}}+\underbrace {\ce {R3X}} _{{\text{halógeno-}} \atop {\text{alcano}}}{\ce {->}}\underbrace {\ce {:\!\!\!\!{\overset {\displaystyle R1 \encima |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{N}}}\!\!-R3}} _{\begin{matrix}{{{\text{alquil-}} \atop {\text{sustituido}}} \atop {\text{amina}}}\\{\ce {(secundario \atop o\ terciario)}}\end{matrix}}+{\ce {\underbrace {HX} _{ácido halógeno \atop}}}}$

Cuando la amina es una amina terciaria, el producto de la reacción es una sal de amonio cuaternario en la reacción de Menshutkin :

${\displaystyle {\ce {\underbrace {R3-\!\!{\overset {\displaystyle R1 \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{N}}}\!\!\!\!:} _{amina \atop terciaria}}}+\underbrace {\ce {R4X}} _{{\text{halógeno-}} \atop {\text{alcano}}}{\ce {->\underbrace {\underbrace {R3-{\overset {\displaystyle R1 \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{N+}}}\!\!-R4} _{{catión \atop amonio cuaternario}+\underbrace {X^{-}} _{anión \atop haluro}} _{sal\amonio\ cuaternario}}}}$

Las aminas y el amoníaco son generalmente suficientemente nucleofílicos para sufrir alquilación directa, a menudo en condiciones suaves. Las reacciones se complican por la tendencia del producto (una amina primaria o una amina secundaria) a reaccionar con el agente alquilante. Por ejemplo, la reacción de 1-bromooctano con amoníaco produce cantidades casi iguales de la amina primaria y la amina secundaria. ^{[ 3 ]} Por lo tanto, para fines de laboratorio, la N- alquilación a menudo se limita a la síntesis de aminas terciarias. Una excepción es la aminación de ácidos alfa-halocarboxílicos que sí permiten la síntesis de aminas primarias con amoníaco. ^{[ 4 ]} Las reacciones intramoleculares de haloaminas X-(CH ₂ ) _n -NH ₂ dan aziridinas cíclicas , azetidinas y pirrolidinas .

La N- alquilación es una ruta general y útil para obtener sales de amonio cuaternario a partir de aminas terciarias, ya que la sobrealquilación no es posible.

Ejemplos de N-alquilación con haluros de alquilo son las síntesis de bencilanilina, ^{[ 5 ]} 1-bencilindol, ^{[ 6 ] [ 7 ]} y azetidina . ^{[ 8 ]} Otro ejemplo se encuentra en la derivatización de cicleno . ^{[ 9 ]} Industrialmente, la etilendiamina se produce por alquilación de amoníaco con 1,2-dicloroetano .

Tradicionalmente, la aril aminación es una reacción difícil que generalmente requiere haluros de arilo "activados", como aquellos con grupos fuertemente electroatractores, como los grupos nitro en posición orto o para respecto al átomo de halógeno. ^{[ 10 ]} Para la arilación de aminas con haluros de arilo no activados, la reacción de Buchwald-Hartwig resulta útil. En este proceso, los complejos de paladio actúan como catalizadores. ^{[ 11 ]}

A nivel industrial, la mayoría de las alquilaciones se realizan típicamente con alcoholes, no con haluros de alquilo. Los alcoholes son menos costosos que los haluros de alquilo y su alquilación no produce sales, cuya eliminación puede ser problemática. La clave para la alquilación de alcoholes reside en el uso de catalizadores que convierten al grupo hidroxilo en un buen grupo saliente. La N -alquilación a mayor escala es la producción de metilaminas a partir de amoníaco y metanol , lo que resulta en aproximadamente 500 000 toneladas/año de metilamina , dimetilamina y trimetilamina . La reacción es poco selectiva, lo que requiere la separación de los tres productos. Muchas otras alquilaminas de importancia industrial se producen, también a gran escala, a partir de alcoholes. Los epóxidos son otra clase de agentes N -alquilantes libres de haluros , útiles en la producción de etanolaminas . ^{[ 2 ]}

Para uso en laboratorio, la reacción de N -alquilación suele ser poco selectiva. Se han desarrollado diversos métodos alternativos, como la reacción de Delépine , que utiliza hexamina . La síntesis de Gabriel , que implica el uso de un equivalente a NH₂⁻ _, ^solo se aplica a haluros de alquilo primarios. ^{[ 12 ]}