氧化胺

氧化胺，也稱為「胺-N-氧化物」和「N-氧化物」，是一類通式為R₃N⁺-O⁻（也寫作R₃N=O或R₃N→O）的有機化合物。狹義上的氧化胺指的是三級胺（包括含氮雜環芳香化合物，比如吡啶）的N-氧化物，廣義上的氧化胺也包含一級和二級胺生成的N-氧化物。

氧化胺的通式結構

性質

氧化胺為四面體構型，氮原子為四面體的中心，因此當氮上的三個基團不同時，會產生一對有光活性的對映異構體。當氮上的基團較大時，有時可以將這兩個對映體拆分出來。

氧化胺有很強的極性，其偶極矩與季銨鹽的偶極矩類似。因此低級的氧化胺大多是熔點高，不溶於苯、乙醚，易溶於水的化合物。

氧化胺有弱鹼性（pK_a = ~4.5），其共軛酸為R₃N⁺－OH，可以看作是羥胺的烷基化產物。

氧化胺可用作胺類的保護基和有機合成中的中間體。氧化胺常常是胺類藥物和毒品（如尼古丁、嗎啡）的代謝產物。長鏈脂肪胺的氧化物也用作非離子表面活性劑和泡沫穩定劑。

製取

由三級胺或吡啶衍生物被過氧化氫（H₂O₂）、過硫酸或有機過酸（如mCPBA）氧化而得。^[1]

反應

• 熱消除反應（Cope消除反應）。β-碳上有氫的氧化胺在加熱至150－200°C時會發生順式消除生成羥胺和烯烴。

Cope消除反應

• 還原為胺。氧化胺可以被氫化鋁鋰、硼氫化鈉、鋅／鹽酸、鐵／乙酸和催化氫化的方法還原為相應的胺類。吡啶-N-氧化物可以被三氯化磷還原為吡啶。
• O-烷基化反應。吡啶-N-氧化物與鹵代烷反應生成N-烷氧基吡啶，用鹼處理或加熱時會分解為吡啶和醛。
• Meisenheimer重排反應：某些通式為 R₁R₂R₃N⁺O⁻ 的氧化胺可以發生重排生成通式為 R₂R₃N-O-R₁ 的羥胺衍生物。^[2][3]

1,2-重排：

2,3-重排：

• Polonovski反應：叔胺氧化物被乙酸酐切斷為相應的乙醯胺衍生物和醛：^[4][5]

Polonovski反應

例子

• N-氧化吡啶：無色晶體，熔點62－67°C，可溶於水。它是合成上很有用的中間體，比吡啶更容易發生親電取代反應，而且發生完取代後又可以很容易被轉化為相應的取代吡啶，因此吡啶-N-氧化物常用來活化吡啶，進行親電取代反應。
• N-甲基嗎啉-N-氧化物：用作氧化劑。
• TEMPO（2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物）：穩定的自由基氧化胺，在有機合成中用作氧化劑。