Страница 136 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.34. Назовите известные вам способы превращения первичных аминов во вторичные. Приведите уравнения реакций, иллюстрирующие каждый из методов. Какими достоинствами и недостатками обладает каждый метод?

Существует несколько способов превращения первичных аминов во вторичные. Ниже рассмотрены основные из них с указанием уравнений реакций, достоинств и недостатков каждого метода.

Прямое алкилирование первичных аминов

Этот метод заключается во взаимодействии первичного амина, выступающего в роли нуклеофила, с алкилирующим агентом, таким как алкилгалогенид ($R'-X$).

Уравнение реакции:

$R-NH_2 + R'-X \rightarrow R-NH-R' + HX$

Достоинства:

Метод является одностадийным и использует широко доступные и недорогие реагенты (алкилгалогениды).

Недостатки:

Основным недостатком является низкая селективность. Образующийся вторичный амин ($R-NH-R'$) зачастую является более сильным нуклеофилом, чем исходный первичный амин, и легко вступает в дальнейшее алкилирование. Это приводит к образованию сложной смеси продуктов: вторичного амина, третичного амина ($R-N(R')_2$) и четвертичной аммониевой соли ($[R-N(R')_3]^+X^-$), что значительно усложняет выделение целевого продукта. Кроме того, в ходе реакции выделяется кислота ($HX$), которая связывает амин в нереакционноспособную соль, поэтому требуется использовать избыток амина или добавлять стороннее основание для ее нейтрализации.

Ответ: Прямое алкилирование — простой в исполнении, но неселективный метод, который часто приводит к смеси продуктов и требует разделения. Его применение целесообразно, когда алкилирующий агент или амин используются в большом избытке или когда продукты легко разделяются.

Восстановительное аминирование альдегидов и кетонов

Это один из наиболее эффективных и широко используемых методов синтеза вторичных аминов. Процесс включает две стадии, которые часто проводят в одной реакционной колбе (однореакторный синтез). Сначала первичный амин реагирует с альдегидом или кетоном с образованием промежуточного имина (основания Шиффа), который затем селективно восстанавливают до вторичного амина.

Уравнения реакций:

1. Образование имина: $R-NH_2 + O=CR'_1R'_2 \rightleftharpoons R-N=CR'_1R'_2 + H_2O$

2. Восстановление имина: $R-N=CR'_1R'_2 \xrightarrow{NaBH_4 \text{ или } H_2/Pd} R-NH-CHR'_1R'_2$

Достоинства:

Высокая селективность и, как правило, хорошие выходы целевого продукта. Проблема переалкилирования (образования третичного амина) практически отсутствует, так как вторичный амин значительно менее реакционноспособен по отношению к карбонильному соединению, чем первичный. Метод универсален и применим к широкому кругу аминов и карбонильных соединений.

Недостатки:

Необходимость использования восстановителей. Некоторые из них (например, катализаторы для гидрирования) могут быть дорогими или требовать специального оборудования (установки для работы под давлением водорода). Выбор восстановителя должен осуществляться с учетом наличия в молекуле других функциональных групп, чувствительных к восстановлению.

Ответ: Восстановительное аминирование является высокоселективным и универсальным методом получения вторичных аминов с хорошими выходами, предпочтительным для лабораторного и промышленного синтеза.

Ацилирование первичного амина с последующим восстановлением амида

Этот двухстадийный метод также позволяет селективно получать вторичные амины. На первой стадии первичный амин ацилируют с помощью производных карбоновых кислот (чаще всего хлорангидридов или ангидридов), получая N-замещенный амид. На второй стадии полученный амид восстанавливают до амина.

Уравнения реакций:

1. Ацилирование: $R-NH_2 + R'-COCl \rightarrow R-NH-CO-R' + HCl$

2. Восстановление амида: $R-NH-CO-R' \xrightarrow{1. LiAlH_4, THF; 2. H_2O} R-NH-CH_2-R'$

Достоинства:

Очень высокая селективность, особенно на стадии ацилирования, где образование диацильного производного затруднено. Это позволяет получать чистые вторичные амины с высокими выходами. Исходные реагенты для ацилирования широко доступны.

Недостатки:

Для восстановления амидной группы требуются сильные и химически агрессивные восстановители, такие как алюмогидрид лития ($LiAlH_4$) или боран ($BH_3$), которые являются дорогостоящими, опасными в обращении и чувствительными к влаге. Метод является двухстадийным. Важно помнить, что карбонильная группа ацильного остатка восстанавливается до метиленовой группы ($CH_2$).

Ответ: Метод ацилирования-восстановления — это надежный и высокоселективный путь к вторичным аминам, однако его применение ограничено необходимостью использования сильных и опасных восстановителей.

Синтез через сульфамиды (метод Хинсберга)

Данный метод основан на временной защите аминогруппы сульфонильным остатком. Первичный амин реагирует с арилсульфонилхлоридом (например, тозилхлоридом, $TsCl$) с образованием сульфамида. Атом водорода при азоте в сульфамиде обладает повышенной кислотностью, что позволяет легко депротонировать его основанием и провести селективное алкилирование. Последующее снятие защитной группы приводит к целевому вторичному амину.

Уравнения реакций:

1. Образование сульфамида: $R-NH_2 + ArSO_2Cl \xrightarrow{Base} R-NH-SO_2Ar$

2. Алкилирование: $R-NH-SO_2Ar \xrightarrow{1. NaOH; 2. R'-X} R-N(R')-SO_2Ar$

3. Снятие защиты: $R-N(R')-SO_2Ar \xrightarrow{HBr, \Delta} R-NH-R' + ArSO_3H$

Достоинства:

Абсолютная селективность на стадии алкилирования, что полностью исключает образование третичных аминов и четвертичных солей. Метод позволяет получать индивидуальные вторичные амины высокой чистоты.

Недостатки:

Многостадийность процесса, что обычно приводит к снижению общего выхода продукта. Стадия снятия защитной группы часто требует очень жестких условий (например, кипячение с концентрированными кислотами), которые могут быть несовместимы с другими функциональными группами в молекуле.

Ответ: Синтез через сульфамиды — это надежный, но трудоемкий и многостадийный метод, обеспечивающий высокую селективность и чистоту продукта; он применяется в тех случаях, когда другие методы неэффективны.

4.35. Получите пропиламин из: а) аммиака; б) 1-нитропропана; в) пропионитрила; г) пропиониламида; д) бутироиламида; е) пропанола-1; ж) N,N'-дипpo- пилгидразина.

а) из аммиака

Пропиламин можно получить алкилированием аммиака пропилгалогенидом, например, 1-хлорпропаном. Чтобы предотвратить образование вторичных и третичных аминов, реакцию проводят с большим избытком аммиака. Реакция протекает в две стадии: сначала образуется соль пропиламмония, которая затем обрабатывается основанием для получения свободного амина.

1. Алкилирование аммиака:

$CH_3CH_2CH_2Cl + NH_3 (\text{изб.}) \rightarrow [CH_3CH_2CH_2NH_3]^+Cl^-$

2. Выделение амина действием сильного основания:

$[CH_3CH_2CH_2NH_3]^+Cl^- + NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + NaCl + H_2O$

Суммарное уравнение реакции:

$CH_3CH_2CH_2Cl + 2NH_3 \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + NH_4Cl$

Ответ: $CH_3CH_2CH_2Cl + 2NH_3 (\text{изб.}) \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + NH_4Cl$.

б) из 1-нитропропана

Пропиламин получают восстановлением 1-нитропропана. Нитрогруппа ($ -NO_2 $) восстанавливается до аминогруппы ($ -NH_2 $). Это можно сделать несколькими способами, например, каталитическим гидрированием или действием металла в кислой среде.

1. Каталитическое гидрирование (водород в присутствии катализатора, например, никеля Ренея):

$CH_3CH_2CH_2NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} CH_3CH_2CH_2NH_2 + 2H_2O$

2. Восстановление металлом в кислой среде (например, железом в соляной кислоте) с последующей обработкой щелочью:

$CH_3CH_2CH_2NO_2 + 3Fe + 7HCl \rightarrow [CH_3CH_2CH_2NH_3]^+Cl^- + 3FeCl_2 + 2H_2O$

$[CH_3CH_2CH_2NH_3]^+Cl^- + NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + NaCl + H_2O$

Ответ: $CH_3CH_2CH_2NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NH_2 + 2H_2O$.

в) из пропионитрила

Пропиламин можно синтезировать восстановлением пропионитрила (пропаннитрила). В ходе реакции нитрильная группа ($ -C \equiv N $) восстанавливается до аминометильной группы ($ -CH_2NH_2 $). Этот метод называется реакцией Мендиуса.

Восстановление можно провести с помощью каталитического гидрирования или химических восстановителей, таких как литийалюминийгидрид ($LiAlH_4$) или натрий в этаноле.

1. Каталитическое гидрирование:

$CH_3CH_2C \equiv N + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} CH_3CH_2CH_2NH_2$

2. Восстановление литийалюминийгидридом:

$CH_3CH_2C \equiv N \xrightarrow{1. LiAlH_4 \quad 2. H_2O} CH_3CH_2CH_2NH_2$

Ответ: $CH_3CH_2CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NH_2$.

г) из пропиониламида

Для получения пропиламина из пропиониламида (пропанамида) необходимо восстановить карбонильную группу амида ($>C=O$) до метиленовой группы ($>CH_2$). При этом длина углеродной цепи сохраняется. Для такого восстановления используют сильные восстановители, например, литийалюминийгидрид ($LiAlH_4$).

Реакция протекает в две стадии: обработка амида восстановителем в среде эфира и последующий гидролиз.

$CH_3CH_2CONH_2 \xrightarrow{1. LiAlH_4, \text{эфир} \quad 2. H_2O} CH_3CH_2CH_2NH_2$

Важно отметить, что перегруппировка Гофмана для пропиониламида привела бы к образованию этиламина, а не пропиламина.

Ответ: $CH_3CH_2CONH_2 \xrightarrow{1. LiAlH_4 \quad 2. H_2O} CH_3CH_2CH_2NH_2$.

д) из бутироиламида

Для получения пропиламина (3 атома углерода) из бутироиламида (бутанамида, 4 атома углерода) необходимо укоротить углеродную цепь на один атом. Для этого используется реакция Гофмана (расщепление амидов по Гофману). Бутироиламид обрабатывают бромом (или хлором) в щелочной среде.

В результате реакции отщепляется карбонильная группа в виде карбонат-иона, и образуется амин с укороченной цепью.

$CH_3CH_2CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

Ответ: $CH_3CH_2CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$.

е) из пропанола-1

Получение пропиламина из пропанола-1 можно провести в несколько стадий. Один из распространенных лабораторных методов — это превращение спирта в алкилгалогенид с последующим взаимодействием с аммиаком.

1. Получение 1-хлорпропана из пропанола-1. Для этого можно использовать тионилхлорид ($SOCl_2$):

$CH_3CH_2CH_2OH + SOCl_2 \rightarrow CH_3CH_2CH_2Cl + SO_2 \uparrow + HCl \uparrow$

2. Реакция 1-хлорпропана с избытком аммиака (см. пункт а):

$CH_3CH_2CH_2Cl + 2NH_3 (\text{изб.}) \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + NH_4Cl$

Другой метод — каталитическое аминирование спирта аммиаком при высокой температуре и давлении.

$CH_3CH_2CH_2OH + NH_3 \xrightarrow{Al_2O_3, t, p} CH_3CH_2CH_2NH_2 + H_2O$

Ответ: 1. $CH_3CH_2CH_2OH + SOCl_2 \rightarrow CH_3CH_2CH_2Cl + SO_2 + HCl$; 2. $CH_3CH_2CH_2Cl + 2NH_3 (\text{изб.}) \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + NH_4Cl$.

ж) из N,N'-дипропилгидразина

Пропиламин можно получить из N,N'-дипропилгидразина путем разрыва связи N-N. Этот процесс осуществляется восстановительным расщеплением. Чаще всего для этого используют каталитическое гидрирование в присутствии никеля Ренея.

При гидрировании молекула N,N'-дипропилгидразина расщепляется с образованием двух молекул пропиламина.

$CH_3CH_2CH_2-NH-NH-CH_2CH_2CH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni \text{ Ренея}} 2 CH_3CH_2CH_2NH_2$

Ответ: $CH_3CH_2CH_2NHNHCH_2CH_2CH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} 2 CH_3CH_2CH_2NH_2$.

4.36. Получите диэтиламин из: а) этиламина; б) ацетальдегида; в) N-этилацетамида; г) N,N-диэтилацетамида; д) N,N-диэтилтолуолсульфониламида.

а) этиламина

Диэтиламин можно получить алкилированием этиламина этилгалогенидом, например, этилбромидом. Чтобы уменьшить образование побочных продуктов (триэтиламина), реакцию обычно проводят с избытком исходного амина. Образующаяся в ходе реакции кислота нейтрализуется избытком этиламина.

Ответ:

$CH_3CH_2NH_2 (\text{изб.}) + CH_3CH_2Br \rightarrow (CH_3CH_2)_2NH + CH_3CH_2NH_3^+Br^-$

б) ацетальдегида

Диэтиламин получают каталитическим восстановительным аминированием ацетальдегида. В этой реакции ацетальдегид реагирует с аммиаком в присутствии водорода и катализатора (например, никеля, платины или палладия). Процесс ведет к образованию смеси первичного, вторичного и третичного аминов, из которой диэтиламин выделяют, например, ректификацией. Соотношение продуктов можно контролировать, изменяя условия реакции и мольное соотношение реагентов.

Ответ:

$2 CH_3CHO + NH_3 + 2H_2 \xrightarrow{\text{кат., } t, p} (CH_3CH_2)_2NH + 2H_2O$

в) N-этилацетамида

Диэтиламин получают восстановлением N-этилацетамида сильным восстановителем, таким как алюмогидрид лития ($LiAlH_4$) в среде безводного диэтилового эфира или тетрагидрофурана. В ходе реакции карбонильная группа амида ($C=O$) восстанавливается до метиленовой группы ($CH_2$). Реакция протекает в две стадии: сначала обработка алюмогидридом лития, затем гидролиз для разрушения алюмокомплексов и выделения амина.

Ответ:

$CH_3C(O)NH(CH_2CH_3) \xrightarrow{1. LiAlH_4, \text{эфир}} \xrightarrow{2. H_2O} (CH_3CH_2)_2NH$

г) N,N-диэтилацетамида

Диэтиламин можно получить путем гидролиза N,N-диэтилацетамида. Гидролиз можно проводить как в кислой, так и в щелочной среде. При щелочном гидролизе (например, при нагревании с водным раствором гидроксида натрия) амидная связь разрывается с образованием диэтиламина и соли уксусной кислоты (ацетата натрия).

Ответ:

$CH_3C(O)N(CH_2CH_3)_2 + NaOH \xrightarrow{t^{\circ}C} CH_3COONa + (CH_3CH_2)_2NH$

д) N,N-диэтилтолуолсульфонамида

N,N-диэтилтолуолсульфонамид (или N,N-диэтилтозиламид) является защищенной формой диэтиламина. Для получения свободного амина необходимо снять тозильную ($Ts$) защитную группу. Это можно осуществить путем кислотного гидролиза в жестких условиях, например, нагреванием с концентрированной бромоводородной или серной кислотой. В результате реакции образуется соль диэтиламмония, которую затем обрабатывают основанием для выделения свободного диэтиламина.

Ответ:

1. Гидролиз: $p-CH_3C_6H_4SO_2N(CH_2CH_3)_2 + H_2O + HBr \xrightarrow{t^{\circ}C} p-CH_3C_6H_4SO_3H + (CH_3CH_2)_2NH_2^+Br^-$

2. Нейтрализация: $(CH_3CH_2)_2NH_2^+Br^- + NaOH \rightarrow (CH_3CH_2)_2NH + NaBr + H_2O$

4.37. Сравните реакционную способность первичных и вторичных аминов в реакциях с: а) галогеналканами; б) кетонами; в) кислотами; г) азотистой кислотой.

Реакционная способность аминов определяется двумя основными факторами: нуклеофильностью атома азота и пространственными (стерическими) препятствиями, создаваемыми алкильными заместителями.

1. Нуклеофильность. Алкильные группы проявляют положительный индуктивный эффект (+I), повышая электронную плотность на атоме азота. У вторичных аминов ($R_2NH$) две алкильные группы, а у первичных ($RNH_2$) — одна. Поэтому атом азота во вторичных аминах более нуклеофильный, чем в первичных.

2. Стерический фактор. Две алкильные группы у вторичного амина создают большие пространственные препятствия для атаки на электрофильный центр, чем одна группа у первичного амина.

Итоговая реакционная способность зависит от того, какой из этих двух противоположных факторов преобладает в конкретной реакции.

Реакция аминов с галогеналканами (алкилирование) протекает по механизму нуклеофильного замещения ($S_N2$).

Первичный амин: $RNH_2 + R'{-}X \longrightarrow RNH_2^+R' + X^- \longrightarrow RNHR' + HX$

Вторичный амин: $R_2NH + R'{-}X \longrightarrow R_2NH^+R' + X^- \longrightarrow R_2NR' + HX$

В этой реакции решающую роль играет стерический фактор. Механизм $S_N2$ очень чувствителен к пространственным препятствиям. Атом азота в первичном амине менее экранирован, чем во вторичном, что облегчает ему атаку на атом углерода галогеналкана. Хотя вторичные амины являются более сильными нуклеофилами (электронный фактор), стерические препятствия оказывают более сильное влияние. Поэтому первичные амины, как правило, реагируют с галогеналканами быстрее, чем вторичные.

Ответ: Первичные амины более реакционноспособны, чем вторичные.

Реакция аминов с карбонильными соединениями (кетонами, альдегидами) представляет собой нуклеофильное присоединение к атому углерода карбонильной группы.

Первичные амины присоединяются с последующим отщеплением воды и образованием имина (основания Шиффа):

$R_2'C=O + RNH_2 \rightleftharpoons R_2'C(OH)NHR \xrightarrow{-H_2O} R_2'C=NR$

Вторичные амины образуют сначала нестабильный карбиноламин, который затем (при наличии $\alpha$-водородного атома у кетона) отщепляет воду с образованием енамина:

$R'CH{-}C(O)R'' + R_2'''NH \rightleftharpoons R'CH{-}C(OH)(R'')NR_2''' \xrightarrow{-H_2O} R'C=C(R'')NR_2'''$

Как и в случае с галогеналканами, на скорость лимитирующей стадии (атака амина на карбонильный углерод) сильно влияют стерические факторы. Первичные амины менее громоздки и легче присоединяются к карбонильной группе. Кроме того, образование стабильного имина с двойной связью $C=N$ является более термодинамически выгодным процессом, чем образование енамина. Поэтому первичные амины вступают в эту реакцию активнее.

Ответ: Первичные амины более реакционноспособны, чем вторичные.

Реакция с кислотами — это кислотно-основное взаимодействие, в котором амины выступают в роли оснований Брёнстеда. Реакционная способность в данном случае определяется основностью амина — его способностью присоединять протон.

Первичный амин: $RNH_2 + H_3O^+ \rightleftharpoons RNH_3^+ + H_2O$

Вторичный амин: $R_2NH + H_3O^+ \rightleftharpoons R_2NH_2^+ + H_2O$

Основность аминов определяется электронной плотностью на атоме азота. Две алкильные группы во вторичном амине за счет своего +I-эффекта увеличивают электронную плотность на азоте в большей степени, чем одна группа в первичном амине. Хотя катион диалкиламмония ($R_2NH_2^+$) слабее сольватирован водой, чем катион алкиламмония ($RNH_3^+$), индуктивный эффект преобладает. В результате вторичные амины являются более сильными основаниями, чем первичные. Следовательно, они активнее реагируют с кислотами.

Ответ: Вторичные амины более реакционноспособны (более основные), чем первичные.

Реакции первичных и вторичных аминов с азотистой кислотой ($HNO_2$) приводят к разным продуктам и служат качественными реакциями для их различения. Активной частицей является ион нитрозония $NO^+$.

Первичные алифатические амины образуют крайне нестабильные соли диазония, которые тут же разлагаются с выделением газообразного азота и образованием смеси продуктов (спирты, алкены):

$RNH_2 + HNO_2 \longrightarrow [R-N_2^+] \xrightarrow{-N_2} R^+ \longrightarrow \text{продукты}$

Вторичные амины реагируют с образованием стабильных N-нитрозаминов (обычно желтые масла):

$R_2NH + HNO_2 \longrightarrow R_2N-N=O + H_2O$

Сравнение реакционной способности сводится к сравнению скорости начальной атаки нуклеофильного атома азота на ион нитрозония. Так как вторичные амины являются более сильными нуклеофилами из-за +I-эффекта двух алкильных групп, они реагируют с электрофильной частицей $NO^+$ быстрее, чем первичные амины. Реакция со вторичными аминами также более однозначна и приводит к стабильному продукту.

Ответ: Вторичные амины более реакционноспособны, чем первичные.

4.38. Запишите уравнения реакций взаимодействия диэтиламина со следующими реагентами: $\mathrm{а}) {\mathrm{NaNO}}_2,$ НСl; б) циклогексанон; в) ацетон, ${\mathrm{NaBH}}_4,$ ${\mathrm{Н}}_2\mathrm{О};$ г) КН; $\mathrm{б}) {\mathrm{РОСl}}_3.$

Диэтиламин $((C_2H_5)_2NH)$ является вторичным амином. Ниже приведены уравнения его реакций с указанными реагентами.

а) NaNO₂, HCl

Решение

Взаимодействие диэтиламина с азотистой кислотой ($HNO_2$), которая образуется в реакционной смеси из нитрита натрия ($NaNO_2$) и соляной кислоты ($HCl$), является качественной реакцией на вторичные амины. В результате образуется N-нитрозодиэтиламин — маслообразное вещество желтого цвета.

Уравнение реакции:

$(C_2H_5)_2NH + NaNO_2 + HCl \rightarrow (C_2H_5)_2N-N=O + NaCl + H_2O$

Ответ: Продукт реакции — N-нитрозодиэтиламин $((C_2H_5)_2N-N=O)$.

б) циклогексанон

Решение

Реакция диэтиламина (вторичного амина) с циклогексаноном (кетоном) является реакцией конденсации с образованием енамина. Эта реакция обычно требует кислотного катализа и удаления образующейся воды для смещения равновесия вправо.

Уравнение реакции:

Ответ: Продукт реакции — 1-(N,N-диэтиламино)циклогекс-1-ен.

в) ацетон, NaBH₄, H₂O

Решение

Это реакция восстановительного аминирования. Сначала диэтиламин реагирует с ацетоном с образованием иона иминия (через промежуточную стадию образования гемиаминаля). Затем восстановитель, борогидрид натрия ($NaBH_4$), восстанавливает ион иминия до конечного продукта — третичного амина.

Суммарное уравнение реакции:

$(CH_3)_2C=O + (C_2H_5)_2NH \xrightarrow{NaBH_4, H_2O} (CH_3)_2CH-N(C_2H_5)_2$

Ответ: Продукт реакции — N,N-диэтилизопропиламин $((CH_3)_2CH-N(C_2H_5)_2)$.

г) KH

Решение

Гидрид калия ($KH$) — это очень сильное основание. Он реагирует с диэтиламином, который выступает в роли слабой N-H кислоты, отщепляя протон от атома азота. В результате образуется соответствующая соль — диэтиламид калия — и выделяется газообразный водород.

Уравнение реакции:

$(C_2H_5)_2NH + KH \rightarrow [(C_2H_5)_2N]^-K^+ + H_2 \uparrow$

Ответ: Продукты реакции — диэтиламид калия $([(C_2H_5)_2N]^-K^+)$ и водород $(H_2)$.

д) POCl₃

Решение

Оксихлорид фосфора ($POCl_3$) является электрофильным реагентом. Атом азота в диэтиламине обладает нуклеофильными свойствами и атакует атом фосфора, замещая атомы хлора. В зависимости от стехиометрии могут образовываться разные продукты. При взаимодействии двух эквивалентов амина с одним эквивалентом $POCl_3$ образуется N,N,N',N'-тетраэтилфосфородиамидный хлорид. Побочным продуктом является хлороводород, который обычно связывают добавлением основания (например, пиридина).

Уравнение реакции (при соотношении 2:1):

$2(C_2H_5)_2NH + POCl_3 \rightarrow ((C_2H_5)_2N)_2P(O)Cl + 2HCl$

Ответ: Продукт реакции — N,N,N',N'-тетраэтилфосфородиамидный хлорид $(((C_2H_5)_2N)_2P(O)Cl)$.

4.39. Источником азота в синтезе первичных аминов по Габриэлю является фталимид калия. Какими методами можно снять фталильную группу с азота на финальной стадии синтеза?

Снятие фталильной защитной группы с атома азота на финальной стадии синтеза первичных аминов по Габриэлю является ключевым этапом, который высвобождает целевой амин из N-алкилфталимида. Этот процесс, называемый депротектированием или расщеплением, можно осуществить несколькими способами.

Кислотный гидролиз

Этот метод заключается в нагревании (часто кипячении) N-алкилфталимида с водным раствором сильной кислоты, например, серной ($H_2SO_4$) или соляной ($HCl$). В ходе реакции происходит гидролиз двух амидных связей имидного цикла. В результате образуется первичный амин в виде его аммониевой соли (поскольку реакция протекает в кислой среде) и фталевая кислота.

Общая схема реакции (где R - алкильный или арильный радикал):
$C_6H_4(CO)_2NR + 2H_2O + 2H^+ \xrightarrow{t^{\circ}} R-NH_3^+ + C_6H_4(COOH)_2$

Данный метод имеет существенный недостаток — он требует жестких условий (длительное нагревание с концентрированной кислотой), которые могут повредить другие функциональные группы в молекуле. Для выделения свободного амина из полученной соли требуется дополнительная стадия обработки раствора основанием.

Щелочной гидролиз

N-алкилфталимид также можно расщепить путем нагревания с водным или спиртовым раствором сильного основания, такого как гидроксид натрия ($NaOH$) или гидроксид калия ($KOH$). Происходит нуклеофильная атака гидроксид-иона по карбонильным атомам углерода, что приводит к разрыву амидных связей. Продуктами реакции являются свободный первичный амин и динатриевая (или дикалиевая) соль фталевой кислоты.

Общая схема реакции:
$C_6H_4(CO)_2NR + 2NaOH \xrightarrow{H_2O, t^{\circ}} R-NH_2 + C_6H_4(COONa)_2$

Этот метод, как и кислотный гидролиз, часто требует высоких температур и длительного времени реакции. Отделение амина от водорастворимой соли фталевой кислоты может быть затруднительным, особенно если амин также растворим в воде.

Гидразинолиз (реакция Инга-Манске)

Это наиболее эффективный и широко используемый на практике метод снятия фталильной группы. Он заключается в обработке N-алкилфталимида гидразином ($N_2H_4$) или его гидратом ($N_2H_4 \cdot H_2O$) в растворителе, обычно в этаноле, при нагревании.

Гидразин, являясь очень сильным нуклеофилом, эффективно атакует имидную систему. В результате реакции образуется целевой первичный амин и фталилгидразид — очень стабильный шестичленный циклический продукт.
Общая схема реакции:
$C_6H_4(CO)_2NR + N_2H_4 \xrightarrow{\text{EtOH}, \Delta} R-NH_2 + C_6H_4(CO)_2(NH)_2$
(где $C_6H_4(CO)_2(NH)_2$ — фталилгидразид)

Главное преимущество этого метода — мягкие условия реакции, которые позволяют сохранить в целости даже чувствительные к кислотам и щелочам функциональные группы в молекуле. Кроме того, побочный продукт, фталилгидразид, как правило, плохо растворим в реакционной среде и легко удаляется фильтрованием, что значительно упрощает выделение и очистку первичного амина.

Ответ: Фталильную группу с азота на финальной стадии синтеза по Габриэлю можно снять тремя основными методами: кислотным гидролизом (нагревание с сильной кислотой, например $H_2SO_4$), приводящим к образованию соли амина и фталевой кислоты; щелочным гидролизом (нагревание с сильным основанием, например $NaOH$), в результате которого получаются свободный амин и соль фталевой кислоты; гидразинолизом по методу Инга-Манске (обработка гидразином $N_2H_4$), который является наиболее предпочтительным из-за мягких условий и образования легко отделяемого побочного продукта (фталилгидразида) и свободного амина.

4.40. Одним из наиболее удобных способов получения первичных аминов является восстановление азидов водородом на катализаторе или трифенилфосфином в присутствии воды. В большинстве случаев в качестве восстановителя используют водород, поскольку единственным побочным продуктом в данном методе является азот. В каких случаях использование водорода недопустимо? Приведите примеры первичных аминов, которые нельзя получить таким методом.

В каких случаях использование водорода недопустимо?

Восстановление азидов водородом на катализаторе, или каталитическое гидрирование, является мощным, но часто неселективным методом. Общая схема реакции: $R-N_3 + 2H_2 \xrightarrow{катализатор} R-NH_2 + N_2 \uparrow$. Недопустимость использования этого метода связана с его низкой селективностью. Каталитическое гидрирование способно восстанавливать не только азидную группу, но и многие другие функциональные группы, если они присутствуют в молекуле. Таким образом, использование водорода недопустимо в тех случаях, когда в исходном азиде ($R-N_3$) содержатся другие функциональные группы, которые необходимо сохранить в целевом продукте, но которые при этом чувствительны к восстановлению водородом на катализаторе. К таким группам относятся, например, кратные углерод-углеродные связи (в алкенах и алкинах), карбонильные группы (в альдегидах и кетонах), нитрогруппы и нитрилы. В подобных ситуациях для селективного превращения азидной группы в аминогруппу применяют другие, более мягкие реагенты, упомянутые в условии, например, трифенилфосфин в присутствии воды (реакция Штаудингера).

Ответ: Использование водорода на катализаторе для восстановления азидов недопустимо, если в молекуле, помимо азидной группы, присутствуют другие функциональные группы (например, кратные связи $C=C$ или $C \equiv C$, карбонильные группы $C=O$, нитрогруппы $-NO_2$), которые также восстанавливаются в этих условиях, но должны быть сохранены в конечном продукте.

Приведите примеры первичных аминов, которые нельзя получить таким методом.

Примерами аминов, которые нельзя получить этим методом, служат соединения, содержащие в своей структуре функциональные группы, нестойкие к каталитическому гидрированию. Например, аллиламин ($CH_2=CH-CH_2-NH_2$). При попытке его синтеза из аллилазида ($CH_2=CH-CH_2-N_3$) водород восстановит не только азидную группу, но и двойную связь, что приведет к образованию насыщенного амина – пропанамина-1 по реакции: $CH_2=CH-CH_2-N_3 + 2H_2 \xrightarrow{Pd/C} CH_3-CH_2-CH_2-NH_2 + N_2$. Другим примером является 4-аминобутанон-2 ($CH_3-CO-CH_2-CH_2-NH_2$). Если взять в качестве исходного вещества 4-азидобутанон-2, то в ходе реакции восстановится как азидная, так и кетонная группа, что приведет к образованию аминоспирта, 4-аминобутанола-2, а не аминокетона. Еще один пример — пара-нитроанилин ($p-NO_2-C_6H_4-NH_2$). Его синтез из пара-нитрофенилазида этим методом невозможен, поскольку каталитическое гидрирование приведет к восстановлению обеих функциональных групп (и нитро-, и азидной), в результате чего образуется пара-фенилендиамин.

Ответ: Примерами аминов, которые нельзя получить каталитическим гидрированием соответствующих азидов, являются ненасыщенные амины (например, аллиламин), амины, содержащие карбонильные группы (например, 4-аминобутанон-2), или амины, содержащие нитрогруппы (например, п-нитроанилин).

4.41. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие цепочки превращений:

а) толуол ⟶ бензилбромид ⟶ фенилацетонитрил ⟶ 2-фенилэтиламин;

б) бензол ⟶ циклогексан ⟶ бромциклогексан ⟶ циклогексилазид ⟶ циклогексиламин;

в) пропанол ⟶ пропаналь ⟶ пропиламин ⟶ N-пропилацетамид ⟶ пропилэтиламин;

г) триметилацетат аммония ⟶ триметилацетамид ⟶ трет-бутиламин;

д) метан ⟶ нитрометан ⟶ метиламин ⟶ метилизопропиламин;

е) ацетон ⟶ изопропиламин ⟶ диизопропиламин ⟶ диизопропиламид лития;

ж) N-метилформамид ⟶ диметиламин ⟶ N-нитрозодиметиламин ⟶ N,N-диметилгидразин;

з) пиррол ⟶ пирролидин ⟶ N-нитрозопирролидин ⟶ N-аминопирролидин;

и) бутиронитрил ⟶ бутаноиламид ⟶ пропиламин ⟶ пропанол-1;

к) этилен ⟶ этанол ⟶ триэтиламин ⟶ тетраэтиламмоний бромид;

л) бутиламин ⟶ иодид бутилтриметиламмония ⟶ триметиламин ⟶ азот;

м) цианид натрия ⟶ пропионитрил ⟶ пропиламин ⟶ пропилэтиламин;

н) фенилуксусная кислота ⟶ метил фенилацетат ⟶ фенилацетамид ⟶ бензиламин.

а) толуол → бензилбромид → фенилацетонитрил → 2-фенилэтиламин

Решение:

1. Получение бензилбромида из толуола путем свободно-радикального бромирования в боковую цепь под действием ультрафиолетового облучения:

$C_6H_5CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_5CH_2Br + HBr$

2. Получение фенилацетонитрила из бензилбромида в реакции нуклеофильного замещения с цианидом калия (реакция Кольбе):

$C_6H_5CH_2Br + KCN \rightarrow C_6H_5CH_2CN + KBr$

3. Восстановление нитрильной группы фенилацетонитрила до аминогруппы с помощью каталитического гидрирования (например, на никелевом катализаторе) или алюмогидридом лития:

$C_6H_5CH_2CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} C_6H_5CH_2CH_2NH_2$

Ответ:

$C_6H_5CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_5CH_2Br + HBr$

$C_6H_5CH_2Br + KCN \rightarrow C_6H_5CH_2CN + KBr$

$C_6H_5CH_2CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} C_6H_5CH_2CH_2NH_2$

б) бензол → циклогексан → бромциклогексан → циклогексиламин

Решение:

1. Гидрирование бензола до циклогексана в жестких условиях (высокая температура, давление, катализатор):

$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, 150-200^\circ C, 25 \text{ атм}} C_6H_{12}$

2. Свободно-радикальное бромирование циклогексана на свету:

$C_6H_{12} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Br + HBr$

3. Получение циклогексиламина из бромциклогексана реакцией с избытком аммиака:

$C_6H_{11}Br + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Br$

Ответ:

$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} C_6H_{12}$

$C_6H_{12} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Br + HBr$

$C_6H_{11}Br + 2NH_3 \rightarrow C_6H_{11}NH_2 + NH_4Br$

в) пропанол-1 → пропаналь → пропиламин → N-пропилацетамид → пропилэтиламин

Решение:

1. Мягкое окисление пропанола-1 до пропаналя с использованием, например, хлорхромата пиридиния (PCC):

$CH_3CH_2CH_2OH + [O] \xrightarrow{PCC} CH_3CH_2CHO + H_2O$

2. Восстановительное аминирование пропаналя аммиаком для получения пропиламина:

$CH_3CH_2CHO + NH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ} CH_3CH_2CH_2NH_2 + H_2O$

3. Ацилирование пропиламина уксусным ангидридом для получения N-пропилацетамида:

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + (CH_3CO)_2O \rightarrow CH_3CH_2CH_2NHCOCH_3 + CH_3COOH$

4. Восстановление амидной группы N-пропилацетамида с помощью алюмогидрида лития до вторичного амина (пропилэтиламина):

$CH_3CH_2CH_2NHCOCH_3 \xrightarrow{1. LiAlH_4, Et_2O \quad 2. H_2O} CH_3CH_2CH_2NHCH_2CH_3 + H_2O$

Ответ:

$CH_3CH_2CH_2OH \xrightarrow{PCC} CH_3CH_2CHO$

$CH_3CH_2CHO + NH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NH_2 + H_2O$

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + (CH_3CO)_2O \rightarrow CH_3CH_2CH_2NHCOCH_3 + CH_3COOH$

$CH_3CH_2CH_2NHCOCH_3 \xrightarrow{1. LiAlH_4 \quad 2. H_2O} CH_3CH_2CH_2NHCH_2CH_3$

г) триметилацетат аммония → триметилацетамид → трет-бутиламин

Решение:

1. Дегидратация триметилацетата аммония при нагревании с образованием триметилацетамида (пиваламида):

$(CH_3)_3CCOONH_4 \xrightarrow{t^\circ} (CH_3)_3CCONH_2 + H_2O$

2. Превращение триметилацетамида в трет-бутиламин по реакции Гофмана (расщепление амидов):

$(CH_3)_3CCONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow (CH_3)_3CNH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

Ответ:

$(CH_3)_3CCOONH_4 \xrightarrow{t^\circ} (CH_3)_3CCONH_2 + H_2O$

$(CH_3)_3CCONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow (CH_3)_3CNH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

д) метан → нитрометан → метиламин → метилизопропиламин

Решение:

1. Нитрование метана азотной кислотой в газовой фазе при высокой температуре (реакция Коновалова):

$CH_4 + HNO_3 \xrightarrow{400-500^\circ C} CH_3NO_2 + H_2O$

2. Восстановление нитрометана до метиламина, например, железом в соляной кислоте:

$CH_3NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow CH_3NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

3. Получение метилизопропиламина путем восстановительного аминирования ацетона метиламином:

$CH_3NH_2 + (CH_3)_2C=O + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3NHCH(CH_3)_2 + H_2O$

Ответ:

$CH_4 + HNO_3 \xrightarrow{t^\circ} CH_3NO_2 + H_2O$

$CH_3NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Fe, HCl} CH_3NH_2 + 2H_2O$

$CH_3NH_2 + (CH_3)_2C=O + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3NHCH(CH_3)_2 + H_2O$

е) ацетон → изопропиламин → диизопропиламин → диизопропиламид лития

Решение:

1. Восстановительное аминирование ацетона аммиаком:

$(CH_3)_2C=O + NH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} (CH_3)_2CHNH_2 + H_2O$

2. Восстановительное аминирование ацетона изопропиламином:

$(CH_3)_2CHNH_2 + (CH_3)_2C=O + H_2 \xrightarrow{Ni} [(CH_3)_2CH]_2NH + H_2O$

3. Реакция диизопропиламина с сильным основанием, н-бутиллитием, для получения диизопропиламида лития (LDA):

$[(CH_3)_2CH]_2NH + CH_3CH_2CH_2CH_2Li \rightarrow [(CH_3)_2CH]_2NLi + C_4H_{10}$

Ответ:

$(CH_3)_2C=O + NH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} (CH_3)_2CHNH_2 + H_2O$

$(CH_3)_2CHNH_2 + (CH_3)_2C=O + H_2 \xrightarrow{Ni} [(CH_3)_2CH]_2NH + H_2O$

$[(CH_3)_2CH]_2NH + C_4H_9Li \rightarrow [(CH_3)_2CH]_2NLi + C_4H_{10}$

ж) N-метилформамид → диметиламин → N-нитрозодиметиламин → N,N-диметилгидразин

Решение:

1. Восстановление N-метилформамида алюмогидридом лития до диметиламина:

$HCONHCH_3 \xrightarrow{1. LiAlH_4 \quad 2. H_2O} (CH_3)_2NH$

2. Нитрозирование вторичного амина (диметиламина) азотистой кислотой (получаемой in situ из $NaNO_2$ и $HCl$):

$(CH_3)_2NH + HONO \xrightarrow{HCl} (CH_3)_2N-N=O + H_2O$

3. Восстановление N-нитрозодиметиламина до N,N-диметилгидразина, например, цинковой пылью в уксусной кислоте:

$(CH_3)_2N-N=O + 4[H] \xrightarrow{Zn, CH_3COOH} (CH_3)_2N-NH_2 + H_2O$

Ответ:

$HCONHCH_3 \xrightarrow{LiAlH_4} (CH_3)_2NH$

$(CH_3)_2NH + HONO \rightarrow (CH_3)_2N-N=O + H_2O$

$(CH_3)_2N-N=O \xrightarrow{Zn, CH_3COOH} (CH_3)_2N-NH_2$

з) пиррол → пирролидин → N-нитрозопирролидин → N-аминопирролидин

Решение:

1. Каталитическое гидрирование ароматического гетероцикла пиррола до насыщенного гетероцикла пирролидина:

$C_4H_5N + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} C_4H_9N$

2. Нитрозирование пирролидина (циклического вторичного амина) азотистой кислотой:

$C_4H_8NH + HONO \rightarrow C_4H_8N-N=O + H_2O$

3. Восстановление N-нитрозопирролидина алюмогидридом лития до N-аминопирролидина (1-аминопирролидина):

$C_4H_8N-N=O \xrightarrow{1. LiAlH_4 \quad 2. H_2O} C_4H_8N-NH_2$

Ответ:

$C_4H_5N + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} C_4H_9N$ (пиррол в пирролидин)

$C_4H_8NH + HONO \rightarrow C_4H_8N-N=O + H_2O$ (пирролидин в N-нитрозопирролидин)

$C_4H_8N-N=O \xrightarrow{LiAlH_4} C_4H_8N-NH_2$ (N-нитрозопирролидин в N-аминопирролидин)

и) бутиронитрил → бутаноиламид → пропиламин → пропанол-1

Решение:

1. Частичный гидролиз бутиронитрила до бутаноиламида в присутствии кислоты или щелочи:

$CH_3CH_2CH_2CN + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, t^\circ} CH_3CH_2CH_2CONH_2$

2. Расщепление бутаноиламида по Гофману для получения пропиламина:

$CH_3CH_2CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

3. Превращение первичного амина (пропиламина) в спирт (пропанол-1) действием азотистой кислоты:

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + HONO \xrightarrow{0-5^\circ C} CH_3CH_2CH_2OH + N_2\uparrow + H_2O$

Ответ:

$CH_3CH_2CH_2CN + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3CH_2CH_2CONH_2$

$CH_3CH_2CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow CH_3CH_2CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + HONO \rightarrow CH_3CH_2CH_2OH + N_2 + H_2O$

к) этилен → этанол → триэтиламин → тетраэтиламмоний бромид

Решение:

1. Гидратация этилена в присутствии кислотного катализатора (например, фосфорной кислоты):

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t^\circ, p} CH_3CH_2OH$

2. Промышленный способ получения триэтиламина из этанола и аммиака на катализаторе:

$3CH_3CH_2OH + NH_3 \xrightarrow{Al_2O_3, t^\circ, p} (CH_3CH_2)_3N + 3H_2O$

3. Реакция кватернизации (реакция Меншуткина) триэтиламина с бромэтаном с образованием соли - бромида тетраэтиламмония:

$(CH_3CH_2)_3N + CH_3CH_2Br \rightarrow [(CH_3CH_2)_4N]^+Br^-$

Ответ:

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3CH_2OH$

$3CH_3CH_2OH + NH_3 \xrightarrow{кат., t^\circ} (CH_3CH_2)_3N + 3H_2O$

$(CH_3CH_2)_3N + CH_3CH_2Br \rightarrow [(CH_3CH_2)_4N]^+Br^-$

л) бутиламин → иодид бутилтриметиламмония → триметиламин → азот

Решение:

1. Исчерпывающее метилирование бутиламина избытком иодметана (реакция Гофмана):

$CH_3(CH_2)_3NH_2 + 3CH_3I \rightarrow [CH_3(CH_2)_3N(CH_3)_3]^+I^- + 2HI$

2. Расщепление по Гофману. Сначала соль обрабатывают оксидом серебра для получения гидроксида, который затем нагревают. Происходит элиминирование с образованием алкена (бут-1-ен) и триметиламина:

$[CH_3(CH_2)_3N(CH_3)_3]^+I^- + Ag_2O + H_2O \rightarrow [CH_3(CH_2)_3N(CH_3)_3]^+OH^- + 2AgI\downarrow$

$[CH_3(CH_2)_3N(CH_3)_3]^+OH^- \xrightarrow{t^\circ} CH_3CH_2CH=CH_2 + (CH_3)_3N + H_2O$

3. Получение азота из триметиламина путем его полного сжигания в кислороде:

$4(CH_3)_3N + 27O_2 \xrightarrow{t^\circ} 12CO_2 + 18H_2O + 2N_2$

Ответ:

$CH_3(CH_2)_3NH_2 + 3CH_3I \rightarrow [CH_3(CH_2)_3N(CH_3)_3]^+I^- + 2HI$

$[CH_3(CH_2)_3N(CH_3)_3]^+OH^- \xrightarrow{t^\circ} CH_2=CHCH_2CH_3 + (CH_3)_3N + H_2O$

$4(CH_3)_3N + 27O_2 \rightarrow 12CO_2 + 18H_2O + 2N_2$

м) цианид натрия → пропионитрил → пропиламин → пропилэтиламин

Решение:

1. Получение пропионитрила из цианида натрия и этилгалогенида (например, бромэтана) по реакции нуклеофильного замещения:

$NaCN + CH_3CH_2Br \rightarrow CH_3CH_2CN + NaBr$

2. Восстановление пропионитрила до пропиламина каталитическим гидрированием:

$CH_3CH_2CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NH_2$

3. Получение пропилэтиламина путем восстановительного аминирования пропиламина ацетальдегидом:

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + CH_3CHO + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NHCH_2CH_3 + H_2O$

Ответ:

$NaCN + CH_3CH_2Br \rightarrow CH_3CH_2CN + NaBr$

$CH_3CH_2CN + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NH_2$

$CH_3CH_2CH_2NH_2 + CH_3CHO + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2NHCH_2CH_3 + H_2O$

н) фенилуксусная кислота → метил фенилацетат → фенилацетамид → бензиламин

Решение:

1. Этерификация фенилуксусной кислоты метанолом в присутствии кислотного катализатора (реакция Фишера):

$C_6H_5CH_2COOH + CH_3OH \xrightleftharpoons[H_2SO_4]{t^\circ} C_6H_5CH_2COOCH_3 + H_2O$

2. Аммонолиз метилфенилацетата (реакция с аммиаком) для получения фенилацетамида:

$C_6H_5CH_2COOCH_3 + NH_3 \rightarrow C_6H_5CH_2CONH_2 + CH_3OH$

3. Перегруппировка Гофмана для фенилацетамида, приводящая к бензиламину (амин с меньшим на один атом углерода):

$C_6H_5CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow C_6H_5CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$

Ответ:

$C_6H_5CH_2COOH + CH_3OH \xrightleftharpoons{H^+} C_6H_5CH_2COOCH_3 + H_2O$

$C_6H_5CH_2COOCH_3 + NH_3 \rightarrow C_6H_5CH_2CONH_2 + CH_3OH$

$C_6H_5CH_2CONH_2 + Br_2 + 4NaOH \rightarrow C_6H_5CH_2NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$