Αναγωγική Αμίνωση Αλδεΰδων και Κετόνων

Η προσθήκη της ομάδας αμίνης σε οποιαδήποτε οργανική ένωση ονομάζεται αμίνωση. Η εισαγωγή μιας αμίνης σε μια οργανική ένωση ονομάζεται αμίνωση. Επειδή οι οργανικές ενώσεις αζώτου είναι αναπόφευκτες, αυτός ο τύπος αντίδρασης είναι σημαντικός. Μια αλδεΰδη είναι ένα οργανικό μόριο με μια ομάδα καρβονυλίου συνδεδεμένη με ένα άτομο άνθρακα στο άκρο της ανθρακικής αλυσίδας. Η κετόνη είναι ένα οργανικό μόριο που έχει μια ομάδα καρβονυλίου συνδεδεμένη με ένα από τα άτομα άνθρακα στην ανθρακική αλυσίδα.

Αντιδράσεις βασικής μεθόδου

• ένζυμο αμινάσης

Οι αμινάσες είναι ένζυμα που χρησιμοποιούνται για την κατάλυση αυτής της διαδικασίας. Η αμίνωση μπορεί να πραγματοποιηθεί με ποικίλες μεθόδους, η αλκυλίωση με τη βοήθεια αμμωνίας ή οποιασδήποτε διαφορετικής αμίνης, η αναγωγική αμίνωση και η αντίδραση Mannich είναι μερικές από αυτές.

• Υδροβρωμίωση με χρήση όξινου καταλύτη

Βιομηχανικά, σε μεγάλες ποσότητες η παραγωγή αλκυλαμινών γίνεται με την αμίνωση αλκοολών, στις οποίες το στερεό οξύ δρα ως καταλύτης παρουσία αμμωνίας.

• Διάφορες μέθοδοι

Υδατικό διάλυμα αμμωνίας, αέριο υδρογόνο και ένας ετερογενής μεταλλικός καταλύτης ρουθηνίου χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή αλυσίδων άλφα-υδροξυ οξέος σε αμινοξέα.

• Αναγωγική αμίνωση

Η αναγωγική αμίνωση είναι επίσης γνωστή ως αναγωγική αλκυλίωση, ένας από τους τύπους αμινοποίησης στην οποία σχηματίζεται μια αμίνη με μετατροπή της καρβονυλικής ομάδας μέσω της χρήσης μιας ενδιάμεσης ιμίνης. Μια κετόνη ή μια αλδεΰδη είναι η πιο συχνή ομάδα καρβονυλίου. Είναι η πιο σημαντική μέθοδος για την παραγωγή αμινών και παράγει την πλειονότητα των αμινών που παράγονται στον φαρμακευτικό τομέα.

• Διαδικασία αντίδρασης

Για την αναγωγική αμίνωση αλδεϋδών και κετονών, το τριακετοξυβοροϋδρίδιο του νατρίου χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας. Ακυκλικές και κυκλικές αλειφατικές κετόνες, αλειφατικές και αρωματικές αλδεΰδες και αμίνες 1° και 2°, μαζί με μια σειρά από ασθενώς βασικές και μη βασικές αμίνες, περιλαμβάνονται όλα σε αυτό το είδος αντίδρασης. Οι αντιδράσεις αρωματικών και ακόρεστων κετονών, καθώς και αρκετές στερικά παρεμποδισμένες κετόνες και αμίνες, είναι περιορισμένες. 1,2-διχλωροαιθάνιο (DCE), αλλά οι αντιδράσεις θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν σε τετραϋδροφουράνιο (THF) επίσης και, σε σπάνιες περιπτώσεις, σε προτιμώμενους διαλύτες το ακετονιτρίλιο. Στην περίπτωση των αντιδράσεων κετόνης, το οξικό οξύ δρα ως καταλύτης αλλά σπάνια απαιτείται σε αντιδράσεις αλδεΰδης. Η προσέγγιση λειτουργεί καλά για ευαίσθητες σε οξύ λειτουργικές ομάδες όπως ακετάλες και κετάλες, καθώς και αναγώγιμες λειτουργικές ομάδες όπως πολλαπλούς δεσμούς C-C και ομάδες CN- και NO2. Οι αντιδράσεις THF είναι πιο αργές από τις αντιδράσεις DCR, αλλά στην περίπτωση και των δύο διαλυτών, στην περίπτωση του AcOH οι αντιδράσεις είναι ταχύτερες. Διάφορες διαδικασίες αναγωγικής αμίνωσης, όπως το NaBH3CN/MeOH, η βορανική πυριδίνη και η καταλυτική υδρογόνωση, παράγουν υψηλότερες αποδόσεις και λιγότερα παραπροϊόντα από το NaBH(OAc)3. Χρησιμοποιήσαμε μια σταδιακή διαδικασία συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής ιμίνης σε MeOH, αφού η αναγωγή έγινε με τη βοήθεια NaBH4 σε αναγωγική αμίνωση ορισμένων αλδεΰδων με πρωτοταγείς αμίνες, όταν η διαλκυλίωση ήταν ένα πρόβλημα.

• Αναγωγική αμίνωση αλδεΰδων και κετονών

Σε αυτόν τον τύπο χημικής αντίδρασης, η αμίνη αντιδρά με την καρβονυλική ομάδα για να δημιουργήσει ένα ημιαμινο είδος, και στη συνέχεια η απομάκρυνση ενός μορίου νερού γίνεται αναστρέψιμα μέσω αντικατάστασης αλκυλαμινοδεοξο-μπι. Η ισορροπία μεταξύ αλδεΰδης/κετόνης και δημιουργίας ιμίνης μπορεί να αλλάξει προς το σχηματισμό ιμίνης με φυσική ή χημική απομάκρυνση του παραγόμενου νερού. Μετά από αυτό, το ενδιάμεσο που σχηματίζεται στην αντίδραση μπορεί να διαχωριστεί και μπορεί να αναχθεί με τη βοήθεια κατάλληλων αναγωγικών παραγόντων όπως το βοριοϋδρίδιο του νατρίου. Η έμμεση αναγωγική αμίνωση είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει αυτήν την τεχνική.

Η σύνθεση και η αναγωγή της ιμίνης μπορούν να γίνουν σε ένα δοχείο χρησιμοποιώντας διαφορετική μέθοδο. Άμεση αναγωγική αμίνωση επίσης γνωστή ως αντίδραση Borch, σε αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούνται αργά αντιδρώντα αναγωγικοί παράγοντες με πρόδρομες ενώσεις κετόνης/αλδεΰδης. Τα αντιδραστήρια πρέπει να είναι ανεκτικά έως μέτριας οξύτητας. Το κυανοβοροϋδρίδιο του νατρίου είναι ένα κοινό αντιδραστήριο που πληροί αυτές τις απαιτήσεις. Αυτές οι αντιδράσεις διεξάγονται κανονικά σε pH 3 έως 7, με ασθενές οξύ όπως το οξικό οξύ που δρα ως καταλύτης. Κάτω από αυτό το είδος συνθηκών, μικρές ποσότητες ιόντων ιμινίου μπορούν να παραχθούν με συνδυασμό καρβονυλίου και αμίνης, τα οποία μπορούν να αναχθούν ευκολότερα από την πρώτη ύλη καρβονυλίου. Ως αποτέλεσμα, η αμίνη σχηματίζεται από την επιλεκτική αναγωγή του ιμινίου.

Γενική αντίδραση για Αναγωγική αμίνωση Αλδεΰδης:

R2N–H  +  CH2=O  →  R2N–CH2  +  H2O

• Ρόλος στη βιοχημεία

Το βήμα που χρησιμοποιείται στη βιοσύνθεση πολλών αμινοξέων είναι η αναγωγική αμίνωση του άλφα-κετοξέος, που συνήθως γίνεται από ένα ένζυμο τρανσαμινάσης. Η φωσφορική πυριδοξαμίνη, η οποία μετατρέπεται σε φωσφορική πυριδοξάλη μετά την αντίδραση, καταλύει την αντίδραση. Η ιμίνη σχηματίζεται πρώτα. Η ανηγμένη πυριδίνη τροφοδοτεί τα αντίστοιχα υδρίδιο, με αποτέλεσμα μια αλδιμίνη, η οποία στη συνέχεια υδρολύεται στην αμίνη.

Συμπέρασμα

Η αναγωγική αμίνωση ή η αναγωγική αλκυλίωση είναι ένας τύπος αμινοποίησης στην οποία σχηματίζεται μια αμίνη από την αλλαγή στην καρβονυλ ομάδα, μέσω της χρήσης μιας ενδιάμεσης ιμίνης.

Οι καταλύτες οξέος-μετάλλου που λειτουργούν ως μεταφορά υδριδίου χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αναγωγικής αμίνωσης ενός δοχείου. Αυτό το είδος αντίδρασης έχει μελετηθεί εκτενώς και τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό. Για μια τέτοια αναγωγική αμίνωση αλδεΰδων και κετονών, έχει χρησιμοποιηθεί ένας γενικός αναγωγικός παράγοντας, δηλαδή το τριακετοξυβοροϋδρίδιο του νατρίου.