Аллиламины

Аллиламины — это класс органических соединений, производных аммиака, в которых один или несколько атомов водорода замещены аллильной группой (CH₂=CH-CH₂-). Простейшим представителем является аллиламин (CH₂=CH-CH₂-NH₂). Аллиламины и их производные находят применение в органическом синтезе, производстве полимеров и фармацевтике, в частности, как основа для синтеза противогрибковых препаратов.

История

Первые сведения об аллиламине были получены в середине XIX века. В 1856 году немецкий химик Август Вильгельм фон Гофман впервые синтезировал аллиламин, действуя аммиаком на аллилбромид. Это открытие положило начало изучению реакционной способности непредельных аминов. В 1860-х годах русский химик Александр Михайлович Бутлеров, исследуя строение непредельных соединений, также получил и описал свойства аллиламина, подтвердив его структуру.

Долгое время аллиламины оставались преимущественно лабораторными реагентами. Промышленный интерес к ним возрос в середине XX века с развитием химии полимеров и синтеза биологически активных веществ. В 1970-х годах были разработаны методы получения аллиламинов из аллилхлорида, что сделало их доступными для крупнотоннажного производства. В 1980-х годах на основе аллиламинов были синтезированы первые эффективные противогрибковые препараты (тербинафин, нафтифин), что привело к активному изучению их фармакологических свойств.

Химическое строение и классификация

Аллиламины относятся к классу непредельных аминов. Их общая формула — (C₃H₅)ₙNH₃₋ₙ, где n = 1, 2 или 3. В зависимости от числа замещённых атомов водорода у азота выделяют:

• Первичные аллиламины (n=1): содержат одну аллильную группу (например, аллиламин).
• Вторичные аллиламины (n=2): содержат две аллильные группы (диаллиламин).
• Третичные аллиламины (n=3): содержат три аллильные группы (триаллиламин).

Также существуют аллиламины с замещёнными аллильными группами, например, с метильными или этильными радикалами у двойной связи. В фармакологии термин «аллиламины» часто используется для обозначения группы синтетических противогрибковых средств, структурно родственных нафтифину и тербинафину, которые содержат аллиламиновый фрагмент.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Аллиламин (CH₂=CH-CH₂-NH₂) — бесцветная, подвижная, легковоспламеняющаяся жидкость с резким аммиачным запахом. Он хорошо растворим в воде и большинстве органических растворителей (этанол, эфир, бензол). Температура кипения аллиламина составляет около 53 °C, температура плавления — около -88 °C. Высшие аллиламины (диаллиламин, триаллиламин) — жидкости с более высокими температурами кипения.

Химические свойства

Химические свойства аллиламинов обусловлены наличием в их молекуле двух функциональных групп: аминогруппы (-NH₂, -NH- или -N<) и двойной углерод-углеродной связи (C=C).

1. Основные свойства. Аллиламины, как и другие амины, проявляют основные свойства, хотя и в меньшей степени, чем алифатические амины, из-за электроноакцепторного влияния аллильной группы. Они образуют соли с кислотами: R-NH₂ + HCl → [R-NH₃]⁺Cl⁻.
2. Реакции по аминогруппе. Аллиламины вступают в реакции алкилирования, ацилирования, взаимодействуют с альдегидами и кетонами с образованием оснований Шиффа.
3. Реакции по двойной связи. Аллильная группа участвует в реакциях полимеризации, гидрирования, галогенирования, гидрогалогенирования и гидратации. Полимеризация аллиламинов и их производных используется для получения катионных полиэлектролитов.
4. Реакции с сероуглеродом. Первичные и вторичные аллиламины взаимодействуют с сероуглеродом (CS₂) с образованием дитиокарбаматов аллиламмония, которые используются в качестве ускорителей вулканизации каучуков.
5. Окисление. При окислении аллиламинов могут образовываться нитрилы, альдегиды и другие продукты.

Получение

Основные промышленные и лабораторные способы получения аллиламинов:

1. Реакция аммиака с аллилгалогенидами (реакция Гофмана). Наиболее распространённый метод. При нагревании аммиака с аллилхлоридом или аллилбромидом образуется смесь первичного, вторичного и третичного аллиламинов, а также четвертичная аммониевая соль. Соотношение продуктов регулируется условиями реакции (температура, давление, избыток аммиака).

CH₂=CH-CH₂Cl + 2 NH₃ → CH₂=CH-CH₂-NH₂ + NH₄Cl

1. Восстановление аллилнитрилов и аллилоксимов. Аллилцианид (CH₂=CH-CH₂-CN) при восстановлении водородом в присутствии катализатора (Ni, Co) даёт аллиламин.
2. Дегидратация аминоспиртов. Например, дегидратация 3-аминопропанола-1 (HO-CH₂-CH₂-CH₂-NH₂) над оксидом алюминия при нагревании приводит к образованию аллиламина.
3. Перегруппировка Курциуса, Гофмана, Лоссена. Используются для получения аллиламинов из соответствующих аллилкарбоновых кислот через ацилазиды, амиды или гидроксамовые кислоты.

Применение

В органическом синтезе

Аллиламины являются ценными промежуточными продуктами (синтонами) в органической химии. Они используются для синтеза гетероциклических соединений, аминокислот, пестицидов, поверхностно-активных веществ и ингибиторов коррозии. Реакция аллиламинов с изоцианатами ведёт к получению аллилмочевин, которые применяются в производстве лекарственных средств.

В производстве полимеров

Полиаллиламины (полимеры и сополимеры аллиламина и его производных) представляют собой катионные полиэлектролиты. Они находят применение в качестве:

• Флокулянтов для очистки воды.
• Компонентов адгезивов и клеёв.
• Добавок в бумагу и текстиль для улучшения прочности.
• Биоцидных покрытий.

В фармакологии

Наиболее известное применение аллиламинов — в качестве основы для синтеза противогрибковых препаратов. К этой группе относятся:

• Тербинафин (Ламизил) — синтетическое противогрибковое средство широкого спектра действия, активное в отношении дерматофитов, плесневых и дрожжеподобных грибов. Механизм действия основан на ингибировании фермента скваленэпоксидазы, что нарушает синтез эргостерола — ключевого компонента клеточной мембраны гриба.
• Нафтифин (Экзодерил) — противогрибковый препарат, также ингибирующий скваленэпоксидазу. Обладает фунгицидным и фунгистатическим действием, а также некоторой антибактериальной активностью.
• Бутенафин — противогрибковое средство для местного применения.

Эти препараты применяются для лечения дерматомикозов, кандидозов кожи и ногтей, отрубевидного лишая.

Безопасность

Аллиламин и его низшие гомологи являются токсичными, легковоспламеняющимися и едкими веществами. Они обладают раздражающим действием на кожу, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. При вдыхании паров могут вызывать головную боль, тошноту, отёк лёгких. При работе с аллиламинами необходимо использовать средства индивидуальной защиты (респираторы, защитные очки, перчатки) и работать в хорошо вентилируемых помещениях или в вытяжном шкафу. Предельно допустимая концентрация (ПДК) аллиламина в воздухе рабочей зоны составляет 0,5 мг/м³.

Источники

1. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: И. Л. Кнунянц (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана.
2. Общая органическая химия / Под ред. Д. Бартона и У. Д. Оллиса. — М.: Химия, 1982. — Т. 3: Азотсодержащие соединения.
3. Петров А. А., Бальян Х. В., Трощенко А. Т. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1981.
4. Машковский М. Д. Лекарственные средства. — 16-е изд. — М.: Новая волна, 2012.
5. Патент RU 2 345 078 C2 «Способ получения аллиламина».