讓我們更仔細地討論「胺」的烷化作用，也就是以「胺」為「親核性試劑」的「鹵烷」親核性取代反應。我們用「胺」與「溴甲烷」說明這個反應。

有機化學的基礎276

1.     讓我們更仔細地討論「胺」的烷化作用，也就是以「胺」為「親核性試劑」的「鹵烷」親核性取代反應。我們用「胺」與「溴甲烷」說明這個反應。

2.     反應的初始產物是「銨鹽」（甲基溴化銨methylammonium bromide），這個化合物的「氮」上頭沒有「未鍵結電子對」，因此沒有「親核性」。

3.     然而，「銨鹽」與「氨」快速交換質子，產生「溴化銨離子」與想要的產物「甲基胺methylamine」達成平衡：

4.     「甲基胺」有「未鍵結的電子對」，結構很像「氨」。確實「甲基胺methylamine」也是「親核性試劑」，會與「溴化甲烷」反應產生「二甲基溴化銨 dimethylammonium bromide」。

5.     如同形成「甲基溴化銨methylammonium bromide」的反應，「二甲基溴化銨鹽」與「氨」反應達成平衡，會產生「二甲基胺 dimethylamine」和「溴化銨ammonium bromide」。

6.     從「氨」變成「甲基胺」，再變成「二甲基胺」的系列反應中，「甲基原子團」先取代一個 與「氮」連接的「氫」，然後再取代第二個「氫」，這樣的反應模式不斷進行，直到「氮」的所有「氫原子」都被「甲基原子團」取代，形成「三甲基胺trimethylamine」。

7.     「二甲基胺」用相同的模式與「溴化甲烷」反應，產物「三甲基銨鹽離子」與「氨」達成平衡後形成「三甲基胺 trimethylamine」

8.     「三甲基胺」對取代反應非常敏感，因為它有「一對未鍵結電子」，具有「親核性」，就像「氨」、「甲基胺」、「二甲基胺」、「三甲基胺」與「溴化甲烷」，反應形成「四甲基溴化銨 tetramethylammonium bromide」

9.     形成的「銨鹽離子」沒有「未鍵結的電子對」，因此沒有「親核性」。特別留意，「四甲基溴化銨 tetramethylammonium bromide」的「氮原子」上沒有任何的「質子」，也就是說，沒辦法用「去質子化」的方式製造「親核性胺」。所以，由「氨」開始啟動的系列取代反應到此結束。

10.  在系列反應中，「質子」轉移速度非常快，比形成「碳－氮」鍵的步驟快很多。整個系列反應起於「氨」，反應過程經歷「一級胺」，然後「二級胺」，然後「三級胺」，最後形成「四級銨鹽」。摘要如下：

11.  以上的反應系列說明，從A，歷經B、C和D反應成最後的產物E過程。整個反應變化由四個步驟組成，每個步驟都有它自己的反應速率：k1、k2、k3和k4。（我們可忽略質子轉移的步驟，因為它的速度非常快）

12.  隨著「氮」的取代基增加，「烷化反應」的速率也不斷減少（k1＞k2＞k3＞k4）。不過，這些反應的速率差距並不大，並且要控制「氮」的「烷化」，單獨提煉出「一級」、「二級」或「三級胺」的其中一樣，是非常困難的。

n         翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》