21章：今回の要点
21章 アミンおよびその誘導体：p1251‒1275(1) アミンの構造と性質・反転(＝光学分割不可能)、塩基性(2) アミンの相対的塩基性度(3) アミンの合成法
・アルキル化と間接アルキル化
・Gabriel 合成
・還元的アミノ化
目標：第一級、第二級、および第三級アミンの合成法を正しく理解する

21章：はじめに p1251
有機誘導体

H 2O

R–OH

水

アルコール

R–O–R’

エーテル

有機誘導体

NH3

R–NH2, R2NH, R3N

アンモニア

アミン(amine)

基本的性質：アミンの窒素原子は孤立電子対をもつ→他の中性有機化合物よりも強い塩基、優れた求核剤
R

N

H

R

R
塩基+ H B
酸

RN

R
R

R

B

N

E

RR
求核剤+E X
求電子剤N

RRRX

21-1：アミンの分類 p1252
窒素上の置換基 R の数によって分類
HN

HRNRH

H

N

R

RR”

N

R N R

H

H

R’R’

アンモニア

第一級アミン

第二級アミン

第三級アミンR

分類方法が異なるので注意(第四級)アンモニウム塩HRR

R C OHR C OHR C OH

H

H

H

第一級アルコール

第二級アルコール

第三級アルコールアルコールの分類：ヒドロキシ基をもつ炭素に結合している
置換基 R の数により、第一級、第二級、第三級に分類

21-1：脂肪族アミンの命名 p1252
第一級アミン：・IUPAC名

アルカン(alkane)

アルカンアミン(alkanamine)

・慣用名：窒素上のアルキル基 + amine、一語として命名
例： CH3NH2 IUPAC名：メタンアミン (methanamine)
慣用名：メチルアミン (methylamine)
NH2 の IUPAC 名

1) アミン窒素を含む最長鎖を命名
NH2 4炭素

ペンタン(pentane)

ペンタンアミン(pentanamine)2) 置換基に位置番号と名称をつける
432

1 NH2

NH2基の位置番号をつける
答：4-メチル-1-ペンタンアミン(4-methyl-1-pentanamine)

21-1：脂肪族アミンの命名 p1253
異なる置換基をもつ第二級アミン：1) N 原子に結合している最長鎖(または最大環)を母体アミンとし、IUPAC 名または慣用名をつける

2) N 原子に結合している他のアルキル基をアルファベット順に並べ、アルキル基の前に接頭語 ”N-” を加え N-アルキル基とする。その後に 1)で得た名称を続ける。
例：

1)

2)

2N

N

H

H

最長鎖は3炭素IUPAC名：2-プロパンアミン(2-propanamine)
慣用名：イソプロピルアミン(isopropylamine)

答：
IUPAC名：N-メチル-2-プロパンアミン(N-methyl-2-propanamine)
慣用名：N-メチルイソプロピルアミン(N-methylisopropylamine)2NH
メチル基置換21-1：脂肪族アミンの命名 p1253
異なる置換基をもつ第三級アミン：基本的に第二級アミンと同じ

1) N 原子に結合している最長鎖(または最大環)を母体アミンとし、IUPAC 名または慣用名をつける

2) N 原子に結合している他のアルキル基をアルファベット順に並べ、アルキル基の前に接頭語 ”N-” を加え N-アルキル基とする。N-アルキル基は2つ、その後に1)で得た名称を続ける。
例：

N

1)

N
最大環は5員環

IUPAC名：
シクロペンタンアミン(cyclopentanamine)2) 置換基に名称をつける。2つのN-アルキル基
答：IUPAC名
N-エチル-N-メチルシクロペンタンアミン(N-ethyl-N-methylcyclopentanamine)
エチル

メチルN

りも命名における優先順位が高い．

最も一般的な官能基の｢優先順位｣を下に示すこの優先順位が論理的なものではないのは残念だが， それぞれの官能基に結合していたり， その部分構造になっ21-1：芳香族アミンの命名 p1253ていたりする炭素の酸化段￨偕とおおまかに相関している．二つ以上の官能基をもつ分子について，優先順位が最も高い官能基を接尾語とし，その他の官能基はす

芳香族アミン：アニリン(aniline)誘導体として命名べて接頭語とする． たとえば, HOCH,CHCOCH,CHOという， アルコール． ケH

トン， およびアルデヒド官能基を含む分子を考えてみよう．

NH2
最初の二つの官能基(それぞれヒドロキシー，オキソ

この分子の場合は，N）を接頭語とし，分子中で優先順位の最も高い官能基を接尾語一アール( al)で示すすなわち，物は5−ヒドロキシー3−オキソペンタナールとなる．

ただし，この化合アルケンとアルキNH2Br

アニリン
o-ブロモアニリン
N-エチルアニリン
ンは例外である．
アルケンとアルキンの優先順位はアミンの下に位置するが，
炭(aniline)(o-bromoaniline)(N-ethylaniline)
素一炭素二重結合または三重結合が分子の主鎖や環の一部の場合，優先順位が最も高い官能基の接尾語のすぐ前に一エン[ en(e) ]またはインー[‑yn(e)‑]注意：アミン官能基は優先順位が最も低い(19章-1,p1133)
この原則にしたがっている．
従って、分子内に他の官能基がある場合、アミノ基は置換基として命名における官能基の優先順位扱われ “アミノ-” (amino-)と命名するを入れる．以下に例示するカルボン酸の名称は，

O

OO

lll

CRl OH

RCOCR

カルボン酸酸無水物

4O

O＞

ll

RCOR
エステル

Ol｜

>RCX>RCNR$

ハロゲン化アシル

アミドO｜

O｜

>RCN>RCH>RCR'

ニトリルアルデヒド

ケトン>ROH>RSH>RNH2
アルコールチオール

アミン

命名における優先順位が高くなる

O

例： 1

IUPAC命名法では

S

NH2( )-4-アミノ-2-ヘキサノン
優先順位：
カルボン酸の名称は対応するアルカン(alkane)の名称の3了訳者注;日本語の命名法では．
24(S)-4-amino-2-hexanone
最後の−eをoicacidで置き換えてつけられるT.
アルカン酸(alkanoicacid)のケトン＞アミン(S)カルボン酸に対応するアルカンの主鎖は．

カルボキシ炭素に番号lをつけ，そのCO.,H基を含む最も長い鎖に沿ってすべての置換基に番号をつけながら主鎖の各原子に位置番号をつける．
BrCH,L

H､§

H,CC

COOH

名前のうしろに｢酸｣をつける．

例:CHICH,,COOH:プロパン酸．

̲OH

一、汀
21-2：アミンの構造
p1256
CH､=CHCOOH

NH
H

CH3・窒素原子は sp3 混成・孤立電子対を無視すると、フロペン酸(R)‑2‑ブロモプロパン酸(2R,3S)‑ジメチルペンタン酸[(R)‑2‑bromopropanoicacid] (propenoicacid)[(2R,3S)‑dimethylpentanoicacid]窒素原子はピラミッド形(三角錐形)
sp3 Iｱｸﾘﾙ職「 (qR,Bs)‑ジメチル吉草酸1(:弱諦黒蕊） Iacrylicacid/[(qR,BS)‑dimethylvalericacid」
3・sp 混成軌道の孤立電子対を含めると次に示す最初の例のように，母核の炭素鎖や環に含まれない二重結合や三重結正四面体構造(孤立電子対が頂点)合は，置換基として命名する． また，主鎖の一端にアルデヒド基がある場合は．
・結合角は正四面体の109.5 に近いケトンのときと￨司じくオキソの接頭辞を使う．飽和の環状カルボン酸はシクロア
メタンアミンロ

窒素は炭素や水素よりも電気陰性度が大きいので、C‒N と N‒H 結合はどちらも極性をもち、N 原子は電子豊富

21-2：アミンの構造 p1257
注意：1組の電子対と3つの異なる置換基に結合したアミンの窒素原子は立体中心となりうる
CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3

キラルなアルカン

類比CH3CH2NHCH3

キラルなアミン

N-メチルエタンアミンの実像と鏡像

重要：21-2 アミンの構造 p1257
2つの鏡像異性体は反転という速い異性化を起こす

反転の障壁：約 6 kcal mol‒1 (C‒C単結合の回転障壁のわずか2倍)

室温で、素速い相互変換のため分割不可能(=ラセミ体で存在)

21-2：アミンの物理学的性質 p1258
第一級および第二級アミンは N‒H 結合をもつので、分子間水素結合を形成できる
電気陰性度：N ＜ O

1) 沸点と融点：
NH2OH

分子量=73
沸点：78 C

分子量=74
沸点：118 CO
分子量=74
沸点：38 C

分子間力が大きくなる、沸点が高くなる

NN

分子量=73
沸点：38 CH
分子量=73
沸点：56 C

注意：第三級アミンは水素結合できない

2) 溶解性：・有機溶媒に可溶
・5炭素以下のアミンは、水と水素結合するので、水に可溶

21-4：アミンの酸性度 p1263
強い酸：プロトンを離しやすい(=共役塩基の塩基性は低い)
弱い酸：プロトンを離しにくい(=共役塩基の塩基性は高い)
酸

アミンが酸として作用：参考
CH3CH2O–H : pKa ≈ 16
HO–H : pKa ≈ 15.7

共役塩基RNH +B

RNH+ HB

HpKa ≈ 35

アミンはアルコールよりもはるかに弱い酸

アミドイオンの調製：

脱プロトン化には強塩基が必要
Li
N
H

2 Na + 2 NH3

H

N–

H

Fe3+ (cat.)Li
LDA

2 NaNH2 + H2pKa ≈ 50

21-4：アミンの塩基性度 p1264
強い塩基：共役酸の pKa は大きい(=プロトンを離しにくい)
弱い塩基：共役酸の pKa は小さい(=プロトンを離しやすい)
共役酸

塩基

アミンが塩基として作用： RNH2 +H
RNH2 +H A

A

アンモニウムイオン

アミンは中程度の塩基性、アンモニウムイオンは弱酸性(pKa ≈ 10)
アンモニウムイオンの命名法：

英語表記：アルキル基の名称 + ammonium + アニオンの名称
日本語表記：アニオンの名称 +アルキル基の名称 + アンモニウム
例：CH3N H I
CH2CH3

ヨウ化シクロペンチルエチルメチルアンモニウム(cyclopentylethylmethylammonium iodide)N 上置換基はアルファベット順

重要：21-4 アミンの塩基性度 p1264
強い塩基：共役酸の pKa は大きい(=プロトンを離しにくい)
弱い塩基：共役酸の pKa は小さい(=プロトンを離しやすい)
共役酸

塩基

アミンが塩基として作用： RNH2 +H
RNH2 +H A

Aアンモニウムイオン

参考：CH3OH2+ (pKa ≈ –2.2), NH4+ (pKa ≈ 9.4), CH3NH3+ (pKa ≈ 10.7)

アミンはアルコールよりも強い塩基

アミンの塩基性度の比較方法
・共役酸で比較：共役酸が安定なほど、より塩基性が高い・窒素原子上の電子密度で比較：塩基性度は N 原子上の電子密度に比例するので、電子密度が高いほど、より塩基性が高い

21-4：アミンの相対的塩基性度 p1265
強い塩基：共役酸の pKa は大きい(=プロトンを離しにくい)
弱い塩基：共役酸の pKa は小さい(=プロトンを離しやすい)
1) アミンと NH3 の比較

塩基性度：
NH3 ＜第一級アルキルアミン＜第二級アルキルアミン (＜第三級アミン)
電子供与基であるアルキル基は N 原子上の電子密度を高める

ただし、第三級アミンの場合は立体障害も考慮

21-4：アミンの相対的塩基性度 p1266
2) アルキルアミンとアリールアミンの比較(2つの効果)
塩基性度：

効果1：

NH2NH2＜NH3NH3pKa ≈ 4.63

pKa ≈ 10.7

NH2NH2NH2NH2NH2

電子対が芳香環に非局在化(16章-1)

重要：アリールアミンは N 原子上の電子対が非局在化するので、アルキルアミンよりも塩基性が弱い
効果2：N 原子に結合した炭素の s 性→
s 性が高いほど、より電子求引性が高い(11章-3)NH2sp2 炭素

NH2sp3 炭素

21-4：アミンの相対的塩基性度 p12653) 置換アリールアミン(アニリン)の比較
電子供与基は芳香環の電子密度を高めるので、塩基性度を高める
電子求引基は芳香環の電子密度を低下させるので、塩基性度を低下させる
NH2NH2EWG

EDG

電子供与基(EDG)：–NR2, –OR, –alkyl
電子求引基(EWG)：–X, –CHO, –COR, –COOR, –CN, –SO3H, –NO2NH2NH2NH2O2N

H 3C

塩基性度が高くなる
NH2ONH2ONO

p-置換の場合、共鳴による非局在化の寄与もN
O21-4：アミンの相対的塩基性度 p12654) 窒素原子の混成による比較(混成の効果)
混成の s 性が高くなるほど N 原子上の電子対が窒素に引き寄せられ、塩基性度が低くなる
sp2sp

N
H 3C C N
H 3CCsp3

H

H H
C
H 3C
NH2HNH2
H 3C C N H
pKa ≈ –10

H 3CCH H
C
H 3C
NH3H

pKa ≈ 8.0

pKa ≈ 11塩基性度が高くなる

練習問題21-7(p1267)

注意：アミドの N 原子は塩基性が著しく低い
O＜N 原子の混成

sp3sp3＜NH2N

NH2sp3＜

塩基性度：

Nsp

参考：21-4 アミンの相対的塩基性度5) アルキルアミンとアミドの比較
N 原子上の電子対の非局在化のため、アミドはアミンよりも塩基性が低い
ORNH2R

N上に局在化OR

NH2NH3O

NH2R

O上に非局在化

pKa ≈ 10.7

HNH2pKa ≈ 0.63

共役酸

アミドのプロトン化は窒素ではなく酸素で起こる(復習：20章-6)
ORO+
NR’2 H

RHOR

NR’2H
NR’2

N の塩基性は低い
O

NH2＜＜塩基性度：

NH2NH2

練習問題

以下の化合物を、窒素原子の塩基性度の高い順に不等号＞を用いて並べよ
H 2N

NH2

グアニジン

NHNHNH
H 3C

NH2

アミジン

H 3C

CH3イミン

21章：アミンの合成法について
アミンの合成法は以下に大別できる(p1299も)① アルキル化② 含窒素求核剤を用いる間接的アルキル化：‒‒
CN または N3の利用→第一級アミン合成③ Gabriel 合成→第一級アミン合成④ 還元的アミノ化：
第一級〜第三級まですべてのアミンが合成可能⑤ カルボン酸アミドの還元⑥ Hofmann 転位⑦ その他：共役付加、ニトロ化合物の還元
今回①〜④を説明、次回⑤〜⑦を説明
特に、第一級と第二級アミンの合成法に注意する

21-5：アミンの合成法 ① p1268① アルキル化：NH3またはアミンによるハロアルカンとの SN2 反応
例：アンモニアのメチル化
脱プロトン化SN2H

N

H+ H3C Br

H 3C N H

H

H 3C

N
H

H

H

NH3– アミン臭化水素酸塩

H 3C

N

CH3

H

第二級アミン

CH3Br– アミン臭化水素酸塩

N

H

H
第一級アミン

Br H

CH3Br

H 3C

H 3C

N

CH3

CH3

第三級アミン

CH3Br

CH3
H3C N CH3CH3 Br

第四級アンモニウム塩

問題点：アルキル化は1回で止まらず、生成物は多重アルキル化された化合物との混合物

21-5：アミンの合成法 ① p1269① アルキル化：NH3またはアミンによるハロアルカンとの SN2 反応
アルキル化が成功するのは以下の例に限られる＝一方過剰の場合
1) 大過剰量のNH3を用いる第一級アミン合成
Br+NH2NH3NH4+Br–+過剰量2) 過剰量のハロアルカンを用いる第四級アンモニウム塩合成
CH3NH2H3C BrN

CH3Br
CH3+過剰量21-5：アミンの合成法 ② p1270‒② 間接的アルキル化：シアン化物イオン( CNの利用)
LiAlH4または H2, Raney Ni

NaCN
R

X
CN– NaX

R

CN

ニトリルの還元(p1232)

SN2NH2R

一炭素増えた第一級アミン‒② 間接的アルキル化：アジ化物イオン( N3 の利用)
NaN3R
N N N
N3X

– NaX
SN2R

NNN

アルキルアジド

1) LiAlH42) H+, H2O
または H2, Pd–C

アジドの還元

2つの方法での生成物の炭素数に注意

RNH2

炭素数が同じ
第一級アミン

21-5：アミンの合成法 ② p1270
アジドの還元の反応機構：
HH+ Li H Al H

N N N
R

ヒドリドの攻撃HNN

N

N– N2R

HH+, H2O

RHN

H

R

窒素の脱離‒② 間接的アルキル化：アジ化物イオン( N3 の利用)
NaN3RX

R– NaXまたは H2, Pd–C

アルキルアジド

SN2

N N N

NN1) LiAlH42) H+, H2O

N

アジドの還元R

NH2

炭素数が同じ
第一級アミン

N321-5：アミンの合成法 ③ p1271③ Gabriel 合成：第一級アミンの有用な合成法(重要)フタルイミドの水素は酸性度が高く、共鳴安定化された窒素求核剤となる
OOOOONNNOOO

B
N HNH2pKa ≈ 22OpKa ≈ 8.3O

SN2O
K2CO3N HO

NOO+ON

Br– KBrOOO

SN2 反応を1回だけ起こす窒素求核剤

H2N NH2O

反応全体を見ると、Br を NH2 で求核置換

NH2第一級アミン

NH+NHO

参考：フタルイミドの分解機構

O

H2N NH2O
H2N NH2NO
NHNH2N

O

O

N

O

– H+N
H+ H+N
H

O

O

NH2

分子内付加‒脱離O
NH+H 2NO

NH
OO

O
NH

– H+NH+ H+NH
NH2O

N
H2N
H

ヒドラジン(H2NNH2)を用いる条件の方が温和なので、汎用される練習問題21-10(p1271)を解いてみてください

超重要：21-6 アミンの合成法 ④ p1272④ 還元的アミノ化：第一級、第二級、第三級アミンが合成できる
最低1つ H 必要

一般式：

R1O
R

R’+ケトン、またはアルデヒド

R2 縮合
NHイミン
または– H2O イミニウムイオン
単離しない

還元R1N

R

R2R’

アミン

17章-9

還元剤：NaBH3CN (酸性でも使えるヒドリド還元剤：重要)または、H2, 触媒 (Ni あるいは Pd)
H
Na H B C N
H

反応性： LiAlH4＞i-Bu2AlH＞NaBH4＞NaBH3CN(DIBAL)カルボニル基よりもイミン(またはイミニウムイオン)と速く反応する超重要：21-6 アミンの合成法 ④ p1273④ 還元的アミノ化：第一級、第二級、第三級アミンが合成できる
例1：第一級アミンの合成
O
R

R’+ NH3

NaBH3CN
H+NH

H+R– H2O
アンモニアR’

H NH2RR’

第一級アミンHNaBH4はダメ

N

RH

H
H B C NR’

H

例2：第二級アミンの合成
O
R

R’+ R” NH2
第一級アミン

H+N

– H2O

R

R”

NaBH3CN
H+H

R’

N

R

R”
R’

第二級アミン

超重要：21-6 アミンの合成法 ④ p1273
例3：第三級アミンの合成
R1

O
R

R’+N

R2H

第二級アミン

O
R

H

R1
R

H

N
H

R2

R1

H+– H2O

17章-9NR

R2

R1

NaBH3CN

イミニウムイオンR
R’
第三級アミン

R1

R1

N

R2

R

R’

N

R2

H
R

NaBH3CN

– H2O

N

R

R2
R

H
– H+
R1
R+ H+N

R2

平衡系内で生成するエナミンは反応せず、R イミニウムイオンへ戻る

縮合させる窒素化合物と生成物の相関を正しく理解すること
還元的アミノ化：カルボニル化合物＋アミン＋還元剤→アルキル化されたアミン

練習問題
還元的アミノ化を用いて N-エチルシクロヘキサンアミンを合成するために必要なアルデヒドまたはケトンおよび窒素化合物を示せ