아민
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아민(영어: amine, /əˈmiːn,
![{\displaystyle {\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{7}}\mathrm {N} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/365fac2f87f8cc30e5905c314baa273be56ba13d)
![{\displaystyle {{-}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/45f55f89d98655b98d04e2afe2ca14c7a4bdb493)
아민은 제1급(1°), 제2급(2°), 제3급(3°) 아민의 세 가지 유형으로 분류된다. 제1급 아민(1°)은 하나의 알킬기 또는 아릴기 치환기를 포함하며 일반식 를 갖는다. 제2급 아민(2°)은 질소 원자에 두 개의 알킬기 또는 아릴기가 결합되어 있으며 일반식 를 갖는다. 제3급 아민(3°)은 질소 원자에 세 개의 치환기가 결합되어 있으며 식 으로 표시된다.[8]
![{\displaystyle {\mathrm {RNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/120287c36a169b6578f0516257aa59bed7cd3d96)
![{\displaystyle {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {NH} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bba4f5aee7c20ecac199d1927c8c0a11643de1c4)
![{\displaystyle {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {N} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f5251e77242616186e39109e2b4bc918503dd0ce)
아민의 분류
[편집]아민은 질소에 결합된 치환기의 성질과 수에 따라 분류할 수 있다. 지방족 아민은 수소와 알킬 치환기만을 포함한다. 방향족 아민은 질소 원자가 방향족 고리에 연결되어 있다.
| 제1급(1°) 아민 | 제2급(2°) 아민 | 제3급(3°) 아민 |
|---|---|---|
 |
 |
 |
알킬 아민과 아릴 아민 모두 질소에 인접한 탄소 원자의 수(암모니아 분자의 수소 원자가 얼마나 많은 탄화수소기로 치환되었는지)에 따라 세 가지 하위 범주로 나뉜다 (표 참조) :[9][10]
- 제1급(1°) 아민—제1급 아민은 암모니아의 세 수소 원자 중 하나가 알킬 또는 방향족기로 치환될 때 발생한다. 중요한 제1급 알킬 아민으로는 메틸아민, 대부분의 아미노산, 완충제인 트리스가 있으며, 제1급 방향족 아민에는 아닐린이 있다.[11]
- 제2급(2°) 아민—제2급 아민은 질소에 결합된 두 개의 유기 치환기(알킬기, 아릴기 또는 둘 다)와 하나의 수소를 가진다. 중요한 대표 물질로는 다이메틸아민이 있으며, 방향족 아민의 예로는 다이페닐아민이 있다.[11]
- 제3급(3°) 아민—제3급 아민에서는 질소에 세 개의 유기 치환기가 결합되어 있다. 예로는 독특한 생선 비린내가 나는 트라이메틸아민과 EDTA가 있다.[11]
네 번째 하위 범주는 질소에 부착된 치환기의 연결성에 따라 결정된다:
- 고리형 아민—고리형 아민은 제2급 또는 제3급 아민이다. 고리형 아민의 예로는 3원자 고리인 아지리딘과 6원자 고리인 피페리딘이 있다. N-메틸피페리딘과 N-페닐피페리딘은 고리형 제3급 아민의 예이다.[10]
관련 화합물
[편집]질소 원자가 카보닐기에 부착되어 R−C(=O)−NR′R″ 구조를 갖는 화합물을 아마이드라고 한다.
질소에 네 개의 유기 치환기가 포함되어 R
4N+
X−
구조를 갖는 화합물은 제4급 암모늄염이다. 이러한 화합물에서는 다양한 종류의 음이온이 발견된다.
명명법
[편집]아민을 명명하는 방법은 여러 가지가 있다. 일반적으로 화합물에는 "아미노-" 접두사나 "-아민" 접미사가 붙는다. "N-" 접두사는 질소 원자에서의 치환을 나타낸다. 여러 개의 아미노기를 가진 유기 화합물은 다이아민, 트라이아민, 테트라아민 등으로 부른다.
낮은 분자량의 아민은 -아민 접미사를 사용한다.
높은 분자량의 아민은 아미노기를 작용기로 하여 접두사로 사용한다. IUPAC은 이 명명법을 권장하지 않지만,[12] 알칸아민 형태(예: 부탄-2-아민)를 선호한다.
물리적 성질
[편집]수소 결합은 제1급 및 제2급 아민의 성질에 큰 영향을 미친다. 예를 들어, 메틸아민과 에틸아민은 표준 상태에서 기체인 반면, 대응되는 메탄올과 에탄올은 액체이다. 아민은 특유의 암모니아 냄새를 가지며, 액체 아민은 독특한 "생선 비린내"와 같은 악취를 풍긴다.[13]
질소 원자는 H+와 결합하여 암모늄 이온 R3NH+를 형성할 수 있는 비공유 전자쌍을 특징으로 한다. 이 문서에서 비공유 전자쌍은 N 위나 옆에 두 개의 점으로 표시된다. 단순 아민의 물에 대한 용해도는 이러한 비공유 전자쌍이 관여하는 수소 결합으로 인해 증가한다. 일반적으로 암모늄 화합물염의 물에 대한 용해도는 제1급 암모늄(RNH+
3) > 제2급 암모늄(R
2NH+
2) > 제3급 암모늄(R3NH+) 순이다. 작은 지방족 아민은 많은 용매에서 상당한 용해도를 보이지만, 큰 치환기를 가진 아민은 친유성을 띤다. 아닐린과 같은 방향족 아민은 비공유 전자쌍이 벤젠 고리와 공액되어 있어 수소 결합에 참여하려는 경향이 줄어든다. 이들의 끓는점은 높고 물에 대한 용해도는 낮다.[14]
분광학적 확인
[편집]일반적으로 아민 작용기의 존재는 질량 분석법, NMR 및 IR 분광법을 포함한 복합적인 기법을 통해 추론된다. 아민의 1H NMR 신호는 샘플을 D2O로 처리하면 사라진다. 적외선 스펙트럼에서 제1급 아민은 두 개의 N–H 띠를 나타내지만, 제2급 아민은 하나만 나타낸다.[9] IR 스펙트럼에서 제1급 및 제2급 아민은 3300 cm−1 근처에서 독특한 N–H 신축 진동 띠를 보인다. 1600 cm−1 미만에서 나타나는 띠는 비교적 덜 독특하며, 약하고 C–C 및 C–H 모드와 겹친다. 프로필아민의 경우, H–N–H 가위질 진동 모드가 1600 cm−1 근처에서, C–N 신축 진동이 1000 cm−1 근처에서, R2N–H 굽힘 진동이 810 cm−1 근처에서 나타난다.[15]
구조
[편집]알킬 아민
[편집]
알킬 아민은 사면체 질소 중심을 특징으로 한다. C-N-C 및 C-N-H 결합각은 109° 근처이다. C-N 거리는 C-C 거리보다 약간 짧다. 트라이알킬아민의 질소반전에 필요한 에너지 장벽은 약 7 kcal/mol이다. 이 상호 전환은 강한 바람에 뒤집히는 열린 우산의 반전과 비교된다.
NHRR' 및 NRR′R″ 유형의 아민은 카이랄하다: 질소 중심은 비공유 전자쌍을 포함하여 네 개의 치환기를 갖는다. 반전 장벽이 낮기 때문에 NHRR' 유형의 아민은 광학적 순도를 얻을 수 없다. 카이랄 제3급 아민의 경우, NRR′R″은 R, R', R″기가 N-치환 아지리딘과 같은 고리형 구조로 고정되어 있을 때만 분리할 수 있다(제4급 암모늄염은 분리가 가능하다).
방향족 아민
[편집]방향족 아민("아닐린")에서 질소는 비공유 전자쌍이 아릴 치환기와 공액화되어 종종 거의 평면 구조를 띤다. C-N 거리는 이에 따라 더 짧다. 아닐린에서 C–N 거리는 C–C 거리와 동일하다.[16]
염기성
[편집]암모니아와 마찬가지로 아민은 염기이다.[17] 알칼리 금속 수산화물과 비교하면 아민은 더 약하다.
| 알킬아민[18] 또는 아닐린[19] | 양성자화된 아민의 pKa |
Kb |
|---|---|---|
| 메틸아민 (MeNH2) | 10.62 | 4.17×10−4 |
| 다이메틸아민 (Me2NH) | 10.64 | 4.37×10−4 |
| 트라이메틸아민 (Me3N) | 9.76 | 5.75×10−5 |
| 에틸아민 (EtNH2) | 10.63 | 4.27×10−4 |
| 아닐린 (PhNH2) | 4.62 | 4.17×10−10 |
| 4-메톡시아닐린 (4-MeOC6H4NH2) | 5.36 | 2.29×10−9 |
| N,N-다이메틸아닐린 (PhNMe2) | 5.07 | 1.17×10−9 |
| 3-나이트로아닐린 (3-NO2-C6H4NH2) | 2.46 | 2.88×10−12 |
| 4-나이트로아닐린 (4-NO2-C6H4NH2) | 1.00 | 1.00×10−13 |
| 4-트라이플루오로메틸아닐린 (CF3C6H4NH2) | 2.75 | 5.62×10−12 |
아민의 염기성은 다음 요소에 따라 달라진다:
- 치환기의 전자적 성질 (알킬기는 염기성을 강화하고, 아릴기는 이를 약화시킨다).
- 질소상의 그룹에 의한 입체 장애를 포함하여, 양성자화된 아민의 용매화 정도.
전자적 효과
[편집]유도 효과로 인해 아민의 염기성은 알킬기의 수에 따라 증가할 것으로 예상될 수 있다. 그러나 상관관계는 유도 효과의 경향성과 반대되는 용매화 효과 때문에 복잡해진다. 용매화 효과는 방향족 아민(아닐린)의 염기성에도 지배적인 영향을 미친다. 아닐린의 경우, 질소의 비공유 전자쌍이 고리로 비편재화되어 염기성이 감소한다. 표에서 보는 바와 같이 방향족 고리의 치환기와 아미노기에 대한 이들의 위치 또한 염기성에 영향을 미친다.
용매화 효과
[편집]용매화는 아민의 염기성에 상당한 영향을 미친다. N−H 기는 특히 암모늄 이온에서 물과 강하게 상호작용한다. 결과적으로, 암모니아의 염기성은 용매화에 의해 1011배 강화된다. 용매화가 중요하지 않은 상황에서의 아민의 고유 염기성은 기체 상태에서 평가되었다. 기체 상태에서 아민은 유기 치환기의 전자 방출 효과로부터 예측되는 염기성을 나타낸다. 따라서 제3급 아민이 제2급 아민보다 더 강한 염기성을 띠고, 제2급 아민이 제1급 아민보다 강하며, 마지막으로 암모니아가 가장 약하다. pKb 값(물에서의 염기성)의 순서는 이와 일치하지 않는다. 마찬가지로 아닐린은 기체 상태에서 암모니아보다 더 강한 염기성이지만, 수용액에서는 만 배 더 약하다.[20]
DMSO, DMF, 아세토나이트릴과 같은 양성자성 비활성 용매에서는 용매화 에너지가 물이나 메탄올과 같은 양성자성 극성 용매만큼 높지 않다. 이러한 이유로 이러한 비활성 용매에서의 아민 염기성은 거의 전적으로 전자적 효과에 의해 지배된다.
합성
[편집]알코올로부터
[편집]산업적으로 중요한 알킬 아민은 알코올을 이용한 알킬화를 통해 암모니아로부터 제조된다:[7]
![{\displaystyle {\mathrm {ROH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {RNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5a3723aef486f0e56727998c8d49718f03cd9ecf)
알킬 및 아릴 할라이드로부터
[편집]아민과 알코올의 반응과 달리, 아민 및 암모니아와 알킬 할라이드의 반응은 실험실에서 합성 용도로 사용된다:
![{\displaystyle {\mathrm {RX} {}+{}2\,\mathrm {R} {\vphantom {A}}^{\prime }\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {RR} {\vphantom {A}}^{\prime }\mathrm {NH} {}+{}[\mathrm {RR} {\vphantom {A}}^{\prime }\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}]\mathrm {X} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6794927305086253cb9a82bae6719d74c1ae1c83)
알킬 아이오다이드와 브로마이드에 더 유용한 이러한 반응에서는 알킬화 정도를 제어하기 어려워 제1급, 제2급, 제3급 아민뿐만 아니라 제4급 암모늄염이 혼합되어 얻어진다.[7]
산업적 규모로는 거의 사용되지 않지만 델레핀 반응을 통해 선택성을 개선할 수 있다. 유기 할로젠 화합물이 프탈이미드 칼륨과 반응하는 가브리엘 합성에서도 선택성이 보장된다.
아릴 할라이드는 아민에 대해 반응성이 훨씬 낮아 더 제어하기 쉽다. 아릴 아민을 제조하는 인기 있는 방법은 부크발트-하트위그 반응이다.
알켄으로부터
[편집]이치환 알켄은 강산 존재 하에서 HCN과 반응하여 폼아마이드를 생성하며, 이는 탈카보닐화될 수 있다. 리터 반응이라 불리는 이 방법은 산업적으로 tert-옥틸아민과 같은 제3급 아민을 생산하는 데 사용된다.[7]
알켄의 하이드로아미노화 또한 널리 수행된다.[21] 이 반응은 제올라이트 기반 고체산에 의해 촉매된다.[7]
환원 경로
[편집]니켈 촉매는 불포화 질소 포함 작용기를 아민으로 수소화할 수 있다. 적절한 기에는 나이트릴, 이민 (옥심 포함), 아마이드, 아자이드, 나이트로 화합물이 있다. 많은 아민은 알데하이드와 케톤으로부터 환원적 아미노화를 통해 생산되는데, 이는 제자리에서 형성된 이민의 환원이거나 2단계 과정이다.
수소화 알루미늄 리튬()은 실험실 규모에서 이러한 그룹을 환원하는 데 더 흔히 사용된다. 나이트릴의 경우, 반응은 −CN 그룹을 가수분해할 수 있는 산성 또는 알칼리성 조건에 민감하다.
![{\displaystyle {\mathrm {LiAlH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/63e96506102da72776c40b427e2fd90010e268eb)
아닐린(C
6H
5NH
2)과 그 유도체는 해당 나이트로방향족 화합물의 환원을 통해 제조된다. 산업적으로는 수소가 선호되는 환원제인 반면, 실험실에서는 주석과 철이 자주 사용된다.
특수 방법
[편집]아민 제조에는 많은 방법이 존재하며, 이들 중 다수는 상당히 특수한 방법들이다.
| 반응명 | 기질 | 설명 |
|---|---|---|
| 스터딩거 환원 | 아자이드 | 이 반응은 수소화 알루미늄 리튬과 같은 환원제와도 일어난다. |
| 슈미트 반응 | 카복실산 | |
| 아자-베일리스-힐먼 반응 | 이민 | 알릴 아민의 합성 |
| 버치 환원 | 이민 | 나이트릴과 그리냐르 반응과 같이 불안정한 이민 중간체를 포획하는 반응에 유용함.[22] |
| 호프만 분해 | 아마이드 | 이 반응은 제1급 아민 제조에만 유효함. 다른 아민으로 오염되지 않은 제1급 아민을 높은 수율로 제공함. |
| 호프만 제거 | 제4급 암모늄염 | 강염기로 처리 시 |
| 류카트 반응 | 케톤 및 알데하이드 | 폼산과 암모니아를 이용한 이민 중간체를 거치는 환원적 아미노화 |
| 호프만-뢰플러 반응 | 할로아민 | |
| 에쉬바일러-클라크 반응 | 아민 | 폼산 및 폼알데하이드를 이용한 이민 중간체를 거치는 환원적 아미노화 |
반응
[편집]알킬화, 아실화, 설폰화 등
[편집]염기성 외에 아민의 지배적인 반응성은 친핵성이다.[23] 대부분의 제1급 아민은 금속 이온에 대한 우수한 리간드이며 배위 화합물을 형성한다. 아민은 알킬 할라이드에 의해 알킬화된다. 염화 아실과 유기산 무수물은 제1급 및 제2급 아민과 반응하여 아마이드를 형성한다("쇼텐-바우만 반응").
마찬가지로 설폰일 클로라이드와 반응하면 설폰아마이드를 얻는다. 힌스베르크 반응으로 알려진 이 변환은 아민의 존재 여부를 확인하는 화학적 시험이다.
아민은 염기성이므로 산을 중화하여 해당 암모늄염 R
3NH+
을 형성한다. 카복실산과 제1급 및 제2급 아민으로부터 형성될 때, 이 염들은 열적으로 탈수되어 해당 아마이드를 형성한다.
![{\displaystyle {\underbrace {\mathrm {H} {-}\!\!{\overset {\displaystyle \mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{1}}~ \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{\mathrm {N} }}}\!\!\!\!:} _{\text{amine}}+\underbrace {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{-}{\overset {\displaystyle O \atop \|}{\mathrm {C} }}{-}\mathrm {OH} } _{\text{carboxylic acid}}->}\ \underbrace {{{\text{H-}}{\overset {\displaystyle R1 \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{N+}}}{\text{-H}}}{}+{}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{-}\mathrm {COO} {\vphantom {A}}^{-}} _{{\text{substituted-ammonium}} \atop {\text{carboxylate salt}}}{{}\mathrel {\xrightarrow[{\text{dehydration}}]{\text{heat}}} {}}{\underbrace {{\overset {\displaystyle \mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{1}}~ \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R2}{\mathrm {N} }}}\!\!{-}{\overset {\displaystyle O \atop \|}{\mathrm {C} }}{-}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}} _{\text{amide}}+\underbrace {\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} } _{\text{water}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0fe12f730885534fda8c9f8c41b2bd6ba4371fcc "Amine reaction with carboxylic acids")
아민은 삼산화 황 또는 그 공급원으로 처리하면 설팜화 반응을 일으킨다:
![{\displaystyle {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {NH} {}+{}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {NSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4ae061d4f134c16446de7bf637febf4958705210)
다이아조화
[편집]아민은 아질산과 반응하여 다이아조늄염을 생성한다. 알킬 다이아조늄염은 너무 불안정하여 중요도가 낮다. 가장 중요한 구성원은 아닐린("페닐아민")과 같은 방향족 아민의 유도체이다 (A = 아릴 또는 나프틸):
![{\displaystyle {\mathrm {ANH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {HX} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {AN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {X} {\vphantom {A}}^{-}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e6b062678a9c0f085119b40538a75cde8bbeb7a6)
아닐린과 나프틸아민은 더 안정한 다이아조늄염을 형성하며, 이는 결정 형태로 분리될 수 있다.[24] 다이아조늄염은 N
2 그룹을 음이온으로 치환하는 다양한 유용한 변환을 거친다. 예를 들어, 사이안화 구리(I)는 해당 나이트릴을 제공한다:
![{\displaystyle {\mathrm {AN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {Y} {\vphantom {A}}^{-}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {AY} {}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/74a06dba895cadef3662cab5279e68e9b0242fd9)
아릴다이아조늄은 페놀과 같은 전자 풍부 방향족 화합물과 커플링하여 아조 화합물을 형성한다. 이러한 반응은 염료 생산에 널리 적용된다.[25]
이민으로의 변환
[편집]이민 형성은 중요한 반응이다. 제1급 아민은 케톤 및 알데하이드와 반응하여 이민을 형성한다. 폼알데하이드(R' = H)의 경우, 이러한 생성물은 일반적으로 고리형 3합체로 존재한다: 이 이민들을 환원하면 제2급 아민을 얻는다:
![{\displaystyle {\mathrm {RNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}^{\prime }\mathrm {C} {=}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}^{\prime }\mathrm {C} {=}\mathrm {NR} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/02cb3c0b2e1f7f3fcfe0b9b2f0b5e7b5b6e16d3e)
![{\displaystyle {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}^{\prime }\mathrm {C} {=}\mathrm {NR} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}^{\prime }\mathrm {CH} {-}\mathrm {NHR} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e66fafa91d6e61ab13d6dee177b54faccd992082)
마찬가지로 제2급 아민은 케톤 및 알데하이드와 반응하여 엔아민을 형성한다:
![{\displaystyle {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {NH} {}+{}\mathrm {R} {\vphantom {A}}^{\prime }(\mathrm {RCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}})\mathrm {C} {=}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {RCH} {=}\mathrm {C} (\mathrm {NR} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}})\mathrm {R} {\vphantom {A}}^{\prime }{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0bec1e5660e396d6f7e9c028617147cda5c7b73d)
![{\displaystyle {\mathrm {Hg} {\vphantom {A}}^{2+}{}+{}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {NCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {R} {\vphantom {A}}^{\prime }{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {Hg} {}+{}[\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {N} {=}\mathrm {CHR} {\vphantom {A}}^{\prime }]{\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/577bae0e4c2a18b653c850439a5ad969c30ef050)
개요
[편집]아민의 반응 개요는 아래와 같다:
| 반응명 | 반응 생성물 | 설명 |
|---|---|---|
| 아민 알킬화 | 아민 | 치환 정도가 증가함 |
| 쇼텐-바우만 반응 | 아마이드 | 시약: 염화 아실, 유기산 무수물 |
| 힌스베르크 반응 | 설폰아마이드 | 시약: 설폰일 클로라이드 |
| 아민-카보닐 축합 | 이민 | |
| 유기 산화 | 나이트로소 화합물 | 시약: 과산화일황산 |
| 유기 산화 | 다이아조늄염 | 시약: 아질산 |
| 징케 반응 | 징케 알데하이드 | 시약: 피리디늄염, 제1급 및 제2급 아민 사용 |
| 엠데 분해 | 제3급 아민 | 제4급 암모늄 양이온의 환원 |
| 호프만-마르티우스 재배열 | 아릴 치환 아닐린 | |
| 폰 브라운 반응 | 유기 사이안아마이드 | 사이아노젠 브로마이드를 이용한 절단(제3급 아민만 해당) |
| 호프만 제거 | 알켄 | 덜 입체 장애를 받는 탄소의 β-제거를 통해 진행 |
| 코프 반응 | 알켄 | 호프만 제거와 유사함 |
| 카빌아민 반응 | 아이소나이트릴 | 제1급 아민만 해당 |
| 호프만 머스터드 오일 시험 | 아이소싸이오사이아네이트 | 이황화 탄소()와 염화 수은(II)()을 사용함. 싸이오사이아네이트는 머스터드 냄새가 남. |
![{\displaystyle {\mathrm {CS} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/339222e65519423482ef1de5c397f397a68ba316)
![{\displaystyle {\mathrm {HgCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e20d9e9ac167330279e481a1a76c4e7108b3daf8)
생물학적 활성
[편집]아민은 생물학에서 어디에나 존재한다. 아미노산의 분해는 아민을 방출하며, 부패한 생선에서 트라이메틸아민 냄새가 나는 것이 유명하다. 에피네프린, 노르에피네프린, 도파민, 세로토닌, 히스타민 등 많은 신경전달물질이 아민이다. 양성자화된 아미노기(–NH+
3)는 단백질, 특히 아미노산인 라이신에서 가장 흔한 양전하 부위이다.[27] 음이온성 고분자인 DNA는 일반적으로 다양한 아민이 풍부한 단백질에 결합되어 있다.[28] 또한 라이신의 말단 전하를 띤 제1급 암모늄은 폴리펩타이드 내 다른 아미노산의 카복실산염 그룹과 염다리를 형성하는데, 이는 단백질의 3차원 구조에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나이다.[29]
아민 호르몬
[편집]아미노산의 변형에서 유래된 호르몬을 아민 호르몬이라고 한다. 일반적으로 아미노산의 원래 구조에서 –COOH(카복실기)가 제거되도록 수정되며, –NH+
3(아민기)는 유지된다. 아민 호르몬은 트립토판 또는 티로신 아미노산에서 합성된다.[30]
아민의 응용
[편집]염료
[편집]제1급 방향족 아민은 아조 염료 제조의 출발 물질로 사용된다. 이는 아질산과 반응하여 다이아조늄염을 형성하며, 이 염은 커플링 반응을 거쳐 아조 화합물을 형성할 수 있다. 아조 화합물은 색상이 매우 진하기 때문에 다음과 같은 염색 산업에서 널리 사용된다:
- 메틸 오렌지
- Direct brown 138
- Sunset yellow FCF
- 폰소
의약품
[편집]대부분의 의약품 및 약물 후보물질은 아민 작용기를 포함한다:[31]
- 클로르페니라민은 감기, 건초열, 가려운 피부, 벌레 물림 및 쏘임으로 인한 알레르기 질환 완화를 돕는 항히스타민제이다.
- 클로르프로마진은 수면을 유도하지 않고 진정시키는 신경안정제이다. 불안, 흥분, 안절부절못함 또는 정신 장애를 완화하는 데 사용된다.
- 에페드린 및 페닐에프린은 아민 염산염 형태로 충혈 제거제로 사용된다.
- 암페타민, 메스암페타민, 메스카티논은 미국 DEA에 의해 통제 물질로 지정된 향정신성 아민이다.
- 티오리다진은 항정신병 약물로, 다른 아민에 대한 영향으로 인해 항정신병 효과를 나타내는 것으로 여겨지는 아민이다.[32]
- 아미트리프틸린, 이미프라민, 로페프라민, 클로미프라민은 삼환계 항우울제이자 제3급 아민이다.
- 노르트립틸린, 데시프라민, 아목사핀은 삼환계 항우울제이자 제2급 아민이다(삼환계 약물은 측쇄의 최종 아미노기 성격에 따라 분류된다).
- 치환된 트립타민과 치환된 페네틸아민은 다양한 환각제의 핵심 기초 구조이다.
- 모르핀, 코데인, 헤로인과 같은 아편제 진통제는 제3급 아민이다.
가스 처리
[편집]수용성 모노에탄올아민(MEA), 다이글리콜아민(DGA), 다이에탄올아민(DEA), 다이아이소프로판올아민(DIPA) 및 N-메틸-다이에탄올아민(MDEA)은 천연가스 및 정유 공정 흐름에서 이산화 탄소(CO2)와 황화수소(H2S)를 제거하는 데 산업적으로 널리 사용된다. 이들은 또한 연소 가스 및 연도가스에서 CO2를 제거하는 데 사용될 수 있으며 온실 기체 저감 가능성이 있다. 관련 공정을 스위트닝(sweetening)이라고 한다.[33]
에폭시 수지 경화제
[편집]아민은 종종 에폭시 수지 경화제로 사용된다.[34][35] 여기에는 다이메틸에틸아민, 사이클로헥실아민 및 4,4-다이아미노다이사이클로헥실메탄과 같은 다양한 다이아민이 포함된다.[7] 테트라에틸렌펜타민 및 트라이에틸렌테트라민과 같은 다작용성 아민도 이 용도로 널리 사용된다.[36] 반응은 아민 질소의 비공유 전자쌍이 에폭시 수지의 옥시란 고리에 있는 가장 바깥쪽 탄소를 공격함으로써 진행된다. 이는 에폭사이드의 고리 긴장을 완화하며 반응의 원동력이 된다.[37] 제3급 아민 작용기를 가진 분자는 에폭시-아민 경화 반응을 촉진하는 데 자주 사용되며 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀과 같은 물질이 포함된다. 이는 2액형 에폭시 수지 시스템에서 가장 널리 사용되는 상온 촉진제라고 알려져 있다.[38][39]
안전
[편집]에틸아민과 같은 저분자량 단순 아민은 100~1000 mg/kg 사이의 LD50을 가지며 독성이 있다. 이들은 피부 자극제이며, 일부는 피부를 통해 쉽게 흡수된다.[7] 아민은 광범위한 화합물 종류이며, 더 복잡한 구성원들은 스트리크닌과 같이 매우 생물학적으로 활성이 강할 수 있다.
같이 보기
[편집]각주
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외부 링크
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- Factsheet, amines in food 보관됨 2018-02-19 - 웨이백 머신
