Триметиламин¶

Триметиламин — это органическое соединение, третичный амин с формулой N(CH₃)₃. Представляет собой бесцветный газ с характерным резким «рыбным» запахом, хорошо растворимый в воде и органических растворителях. В природе образуется при разложении органических веществ, содержащих холин и триметиламин-N-оксид, и является одним из основных компонентов запаха гниющей рыбы. Широко используется в химической промышленности как сырьё для синтеза поверхностно-активных веществ, ионообменных смол, кормовых добавок и лекарственных препаратов.

¶Физические и химические свойства

¶Физические свойства

Триметиламин — газ при нормальных условиях (температура кипения 2,9 °C, температура плавления −117,2 °C). Плотность газа примерно в два раза выше плотности воздуха. Он хорошо растворим в воде (до 41 г на 100 мл при 20 °C), а также в этаноле, диэтиловом эфире и других полярных растворителях. Водные растворы триметиламина имеют щелочную реакцию.

¶Химические свойства

Как третичный амин, триметиламин проявляет основные свойства, образуя соли с кислотами (например, гидрохлорид триметиламина). Он способен алкилироваться, образуя четвертичные аммониевые соли, например, хлорид триметил-2-гидроксиэтиламмония (холин). В реакции с окислителями, такими как перекись водорода, триметиламин превращается в триметиламин-N-оксид (ТМАО), который является важным осмолитом в клетках морских организмов. Триметиламин легко воспламеняется, его пары образуют взрывоопасные смеси с воздухом.

¶История открытия и получения

Триметиламин впервые был получен в 1849 году немецким химиком Августом Вильгельмом Гофманом при исследовании продуктов разложения алкалоидов. Гофман выделил его из смеси аминов, образующихся при нагревании хинолина с едким кали. Промышленное производство триметиламина началось в конце XIX века с развитием технологии синтеза из метанола и аммиака. В настоящее время основным способом получения является каталитическое взаимодействие метанола с аммиаком при температуре 350–450 °C и давлении 20–30 атм в присутствии оксида алюминия или цеолитов. В результате реакции образуется смесь метиламинов (моно-, ди- и триметиламин), которую разделяют ректификацией.

¶Биологическая роль и метаболизм

¶Роль в природе

Триметиламин является продуктом бактериального разложения холина, лецитина и триметиламин-N-оксида в кишечнике животных и человека. У многих видов рыб, особенно морских, триметиламин накапливается в тканях и придаёт им характерный запах, особенно усиливающийся после смерти рыбы. Некоторые растения, например, лебеда и свекла, содержат триметиламин в небольших количествах.

¶Метаболизм у человека

У человека триметиламин образуется в толстом кишечнике под действием кишечной микрофлоры, главным образом из холина и карнитина, поступающих с пищей. В норме он быстро окисляется в печени ферментом флавинсодержащей монооксигеназой 3 (FMO3) до триметиламин-N-оксида, который выводится с мочой. При нарушении функции этого фермента (врождённая недостаточность FMO3) развивается триметиламинурия — редкое генетическое заболевание, при котором триметиламин накапливается в организме и выделяется с потом, мочой и выдыхаемым воздухом, вызывая стойкий неприятный «рыбный» запах. Это состояние известно как синдром рыбного запаха (триметиламинурия).

¶Применение

¶Промышленное использование

Основная область применения триметиламина — производство четвертичных аммониевых соединений (ЧАС), которые используются как:

• Поверхностно-активные вещества (катионные ПАВ) — входят в состав кондиционеров для белья, антистатиков, моющих средств.
• Биоциды — применяются для дезинфекции в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.
• Флотореагенты — используются при обогащении руд цветных металлов.
• Катализаторы — в производстве полиуретанов и эпоксидных смол.

Триметиламин также служит сырьём для синтеза:

• Ионообменных смол — сильноосновных анионитов, применяемых для очистки воды и в химической технологии.
• Кормовых добавок — холина хлорида, который добавляют в корм для птицы и скота для улучшения роста и обмена веществ.
• Лекарственных препаратов — например, холина альфосцерата (ноотропное средство) и некоторых антигистаминных.

¶Лабораторное использование

В органическом синтезе триметиламин применяют как основание и алкилирующий агент, а также для получения триметиламин-N-оксида — реагента в реакциях окисления и в качестве растворителя в некоторых биохимических процессах.

¶Безопасность и токсикология

Триметиламин является токсичным и горючим веществом. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м³. При вдыхании высоких концентраций вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, головную боль, тошноту. При попадании на кожу и в глаза вызывает химические ожоги. Длительное воздействие может привести к поражению печени и почек. Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 2,0 до 11,6 % объёмных. Работа с триметиламином требует использования средств индивидуальной защиты (респираторы, защитные очки, перчатки) и хорошей вентиляции.

¶Интересные факты

• Запах триметиламина является одним из ключевых компонентов запаха гниющей рыбы, а также присутствует в запахе человеческого пота при некоторых заболеваниях.
• Триметиламин-N-оксид, напротив, не имеет запаха и является важным осмопротектором в клетках глубоководных рыб, помогая им выживать при высоком давлении.
• В 2013 году исследователи из Университета Кливленда обнаружили, что высокий уровень триметиламин-N-оксида в крови связан с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, что привело к активному изучению роли кишечной микрофлоры в метаболизме холина и карнитина.

¶Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 567.
• Общая органическая химия / Под ред. Д. Бартона и У. Д. Оллиса. — М.: Химия, 1983. — Т. 4. — С. 215–220.
• Вредные вещества в промышленности. Справочник / Под ред. Н. В. Лазарева и Э. Н. Левиной. — Л.: Химия, 1976. — Т. 2. — С. 123–125.
• Mitchell S. C., Smith R. L. Trimethylaminuria: the fish malodor syndrome // Drug Metabolism and Disposition. — 2001. — Vol. 29, № 4. — P. 517–521.
• Wang Z. et al. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease // Nature. — 2011. — Vol. 472, № 7341. — P. 57–63.