Амін hcl. Хімічні властивості амінів

Найбільш загальні властивості всіх органічних сполук – здатність їх горіти. Сам аміак горить і взагалі легко, але підпалити його не завжди просто. На відміну від нього аміни спалахують легко і горять найчастіше безбарвним або малозабарвленим полум'ям. У цьому азот амінів зазвичай окислюється до молекулярного азоту, оскільки оксиди азоту малостійкі.

Аміни спалахують на повітрі легше, ніж аміак.

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O;

4С 2 H 5 NH 2 + 15O 2 = 8CO 2 + 14H 2 O + 2N 2 .

Основні властивості

Первинні, вторинні та третинні аміни обов'язково містять неподілену електронну пару, як і належить тривалентному азоту. Тобто аміни в розчині виявляють основні властивості або їх розчини є основами. Саме тому аміни у водному розчині забарвлюють лакмус у синій колір, а фенолфталеїн у малиновий. Рис. 1, 2.

Рис. 1 .

Рис. 2 .

Завдяки цій електронній парі може утворюватись донорно-акцепторний зв'язок з іоном водню:

2 Н 5 NH 2 + H + = C 2 H 5 NH 3 + .

Таким чином, подібно до аміаку, аміни виявляють властивості основ:

NH 3 + H 2 O NH 4 OH;

З 2 Н 5 NH 2 + H 2 O C 2 H 5 NH 3 OH.

З кислотами аміак утворює солі амонію, а аміни - алкіламонію :

NH 3 + HBr = NH 4 Br ( бромід амонію)

З 2 Н 5 NH 2 + HBr = C 2 H 5 NH 3 Br ( бромід етиламонію)

Так само, як із кислотами аміак утворює солі амонію, аміни утворюють відповідні солі. Ці солі можуть бути утворені, як і у разі аміаку, не тільки при реакції водних розчинів, а й у газовій фазі, якщо аміни досить леткі.

Тобто, якщо поставити поруч судини з концентрованою соляною кислотою або навіть з органічною летючою, наприклад оцтовою, і посудину з летючим аміном, то скоро між ними в просторі з'явиться щось, що нагадує дим без вогню, тобто утворюватимуться кристали, відповідні солі алкіламіну . Рис. 3.

Рис. 3 .

Луги витісняють аміни , що є, як і аміак, слабкимиосновами, із солей алкіламонію:

NH 4 Cl + KOH = NH 3 - + KCl + H 2 O;

CH 3 NH 3 Cl + KOH = CH 3 NH 2 - + KCl + H 2 O.

Основні властивості амінів вищі, ніж у аміаку. Чому? Утворення донорно-акцепторного зв'язку з іоном водню відбувається тим легше, що вища електронна щільність на атомі азоту. Вуглеводневі радикали містять багато електронів і охоче діляться ними з атомом азоту (рис. 4).

Рис. 4. Донорно-акцепторний зв'язок з іоном водню

Однак основні властивості третинних амінів менші, ніж вторинних (порівняйте константи основності). Чому? У третинному аміні атом азоту з усіх боків оточений вуглеводневими радикалами, та її здатність вступати у реакції утруднена.

Аміни, подібно до аміаку, здатні реагувати з галогеналканами, замінюючи атом галогену:

СН 3 Br + NH 3 = CH 3 NH 2 + HBr;

CH 3 NH 2 + CH 3 Br = (CH 3) 2 NH + HBr;

(CH 3) 2 NH + CH 3 Br = (CH 3) 3 N + HBr.

Заміщати галоген можуть і третинні аміни, отже реакція може і далі. Утворюється четвертинна амонієва сіль - тетраметиламонію бромід (CH 3) 4 NBr:

(CH 3) 3 N + CH 3 Br = (CH 3) 4 N + + Br-.

Підбиття підсумку уроку

На цьому уроці було розглянуто тему «Аміносполуки. Класифікація, ізомерія, назви та фізичні властивості». Ви повторили генезис кисневмісних органічних сполук і згадали про деякі загальні властивості аміаку та води. Потім розглянули, як отримати аміносполуки. Вивчили їх класифікацію, ізомерію, назви та властиві їм фізичні властивості .

Список літератури

1. Рудзітіс Г.Є., Фельдман Ф.Г. Хімія: Органічна хімія. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень/Р. Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - 14-те видання. - М: Просвітництво, 2012.
2. Хімія. 10 клас. Профільний рівень: навч. для загальноосвіт. установ/В.В. Єрьомін, Н.Є. Кузьменко, В.В. Лунін, А.А. Дроздов, В.І. Теренін. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Хімія. 11 клас. Профільний рівень: навч. для загальноосвіт. установ/В.В. Єрьомін, Н.Є. Кузьменко, В.В. Лунін, А.А. Дроздов, В.І. Теренін. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г.П., Хомченко І.Г. Збірник завдань з хімії для вступників до вузів. - 4-те вид. – М.: РІА «Нова хвиля»: Видавець Умеренков, 2012. – 278 с.

1. сайт ().
2. Chemistry.ssu.samara.ru ().
3. Хімік.ру ().
4. Promobud.ua ().

Домашнє завдання

1. №№ 3, 4 (с. 14) Рудзітіс Г.Є., Фельдман Ф.Г. Хімія: Органічна хімія. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень/Р. Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - 14-те видання. - М: Просвітництво, 2012.
2. Порівняйте властивості амінів граничного ряду та спиртів.
3. Напишіть рівняння реакцій, що підтверджують основність амінів.

Подібно до аміаку, аміни виявляють властивості основ. Водні розчини нижчих амінів забарвлюють червоний лакмус у синій колір, мають лужне середовище.

Причиною основних властивостей є вільна електронна пара атома азоту, за рахунок якої приєднується протон водню. Основні властивості амінів обумовлені здатністю приєднувати протон водню (Н+), і що легше він приєднується, то яскравіше виражені основні властивості. Отже, аміни – органічні основи.У міру зростання вуглецевого скелета розчинність у воді зменшується, тому вищі аміни не дають лужної реакції, але зберігають властивості основ і кислотами утворюють солі. На характер основних властивостей впливає природа радикала, з яким пов'язана аміногрупа. Електронодонорні групи посилюють основні властивості, електроноакцепторні зменшують.

Ароматичні амінивиявляють слабші основні властивості, ніж аміни граничного ряду. Пояснюється це впливом бензольного ядра на аміногрупу. Вільна електронна пара атома азоту входить у сполучення з п-електронами бензольного ядра, що призводить до зменшення електронної щільності на атомі азоту, тим самим до послаблення здатності приєднувати Н + .

Аміни можна розташувати в наступний ряд за спаданням основних властивостей:

(СН 3) 3 N> (СН 3) 2 NН > СН 3 NH 2> NH 3> C 6 H 5 NH 2> (З 6 Н 5) 2 NН > (C 6 H 5) 3 N

Утворення солей.Подібно до аміаку, аміни реагують з кислотами, утворюючи солі:

Солі амінів, на відміну від амінів, добре розчиняються у воді, але не розчиняються в органічних розчинниках. При дії на солі амінів лугів відбувається виділення амінів:

Граничні аміни можуть осаджувати нерозчинні гідроксиди металів із розчинів солей, наприклад:

Алкілювання амінів. Взаємодія з галогенопохідними . З первинних амінів утворюються вторинні аміни, та якщо з вторинних – третинні:

Ацилювання- Введення ацильної групи, при цьому виходять аміди кислот:

Горіння.Аміни згоряють у кисні, утворюючи азот, СО 2і Н 2 Пронаприклад.

Аміни- органічні похідні аміаку, у молекулі якого один, два або всі три атоми водню заміщені вуглецевим залишком.

Зазвичай виділяють три типи амінів:

Аміни, в яких аміногрупа пов'язана безпосередньо з ароматичним кільцем, називаються ароматичними амінами.

Найпростішим представником цих сполук є амінобензол, або анілін:

Основною відмінністю електронної будови амінів є наявність у атома азоту, що входить у функціональну групу, неподіленої електронної пари. Це призводить до того, що аміни виявляють властивості основ.

Існують іони, які є продуктом формального заміщення на вуглеводневий радикал всіх атомів водню в іоні амонію:

Ці іони входять до складу солей, схожих на солі амонію. Вони називаються четвертинними амонійними солями.

Ізомерія та номенклатура

1. Для амінів характерна структурна ізомерія:

а) ізомерія вуглецевого скелета:

б) ізомерія положення функціональної групи:

2. Первинні, вторинні та третинні аміни ізомерні один одному ( міжкласова ізомерія):

Як видно з наведених прикладів, щоб назвати амін, перераховують заступники, пов'язані з атомом азоту (по порядку старшинства), і додають суфікс -амін.

Фізичні властивості амінів

Найпростіші аміни(метиламін, диметиламін, триметиламін) – газоподібні речовини. Інші нижчі аміни- рідини, що добре розчиняються у воді. Мають характерний запах, що нагадує запах аміаку.

Первинні та вторинні аміни здатні утворювати водневі зв'язки. Це призводить до помітного підвищення їх температур кипіння в порівнянні з сполуками, що мають ту ж молекулярну масу, але не здатні утворювати водневі зв'язки.

Анілін - масляниста рідина, що обмежено розчинна у воді, кипляча при температурі 184 °С.

Анілін

Хімічні властивості амінів визначаються основною наявністю в атома азоту неподіленої електронної пари.

Аміни як основи.Атом азоту аміногрупи, подібно до атома азоту в молекулі аміаку, за рахунок неподіленої пари електронівможе утворювати ковалентний зв'язок за донорно-акцепторним механізмом, виступаючи в ролі донора. У зв'язку з цим аміни, як і аміак, здатні приєднувати катіон водню, тобто виступати в ролі основи:

1. Реакція аміонів із водоюпризводить до утворення гідроксид-іонів:

Розчин аміну у воді має лужну реакцію.

2. Реакція із кислотами.Аміак, реагуючи із кислотами, утворює солі амонію. Аміни також здатні вступати в реакцію з кислотами:

Основні властивості аліфатичних амініввиражені сильніше, ніж у аміаку. Це з наявністю одного і більше донорних алкільних заступників, позитивний індуктивний ефект яких підвищує електронну щільність на атомі азоту. Підвищення електронної щільності перетворює азот на більш сильного донора пари електронів, що підвищує його основні властивості:

Горіння аміонів.Аміни горять на повітрі з утворенням вуглекислого газу, води та азоту:

Хімічні властивості амінів - конспект

Застосування амінів

Аміни широко застосовуються для отримання ліків, полімерних матеріалів. Анілін - найважливіша сполука даного класу, яку використовують для виробництва анілінових барвників, ліків (сульфаніламідних препаратів), полімерних матеріалів (анілінформальдегідних смол).

Довідковий матеріал для проходження тестування:

таблиця Менделєєва

Таблиця розчинності

Лекція №13

АМІНИ

План

1. Класифікація.
2. Методи одержання.
3. Хімічні властивості.
4. 
   похідні.

Лекція №13

АМІНИ

План

1. Класифікація.
2. Методи одержання.
3. Хімічні властивості.
4. Біологічно активні аміни та їх
   похідні.

Аміни можна
розглядати як похідні аміаку, в якому атоми водню заміщаються на
вуглеводневі радикали.

1. Класифікація

Залежно від числа вуглеводневих радикалів, пов'язаних з атомом азоту,
розрізняють первинні, вторинні та третинні аміни, а також четвертинні
амонієві солі.

За природою вуглеводневого радикалу, пов'язаного
з атомом азоту, розрізняють алкіламіни, алкіларіламіни, ариламіни,
гетероциклічні аміни.

Алкіламінимістять тільки аліфатичні
вуглеводневі радикали, наприклад:

Аріламінимістять ароматичні
радикали з атомом азоту в ароматичному кільці, наприклад:

Алкіларіламінимістять
аліфатичні та ароматичні радикали, наприклад:

Гетероциклічні аміни містять
атом азоту в циклі, наприклад:

2. Методи одержання.

3. Хімічні
властивості.

Хімічні властивості амінів визначаються в основному присутністю атома азоту з
неподіленою парою електронів, наявність якої зумовлює їх основні та
нуклеофільні властивості.

Основні та кислотні властивості
Аліфатичні аміни є
сильними основами (=10-11) і перевершують по основному аміак. Їхні водні розчини мають
лужну реакцію.

RNH 2 + H 2 O = RNH 3 + + OH -

Ароматичні аміни – слабкі основи (=3-5), що пов'язано з руйнуванням
при протонуванні стабільної сполученої системи, в якій бере участь
неподілена пара електронів азоту (див. лек. №4).

При взаємодії із кислотами аміни утворюють
розчинні у воді солі амонієві.

RNH 2 + HX ® RNH 3 + X

Первинні та вторинні аміни є слабкими N-H
кислотами (рК а = 33-35) і утворюють солі при взаємодії з активними
металами.

RNH 2 + Na ® RNH - Na + + 1/2 H 2

Нуклеофільні властивості

Алкілювання амінів

Аміни мають нуклеофільні властивості і алкілюються алкілгалогенідами і
спиртами (див. методи одержання).

Ацилування амінів

Аміни ацилюються карбоновими кислотами та їх похідними з утворенням
амідів карбонових кислот (див. лек. №12).

2RNH 2 + R / COX ® R / CONHR + RNH 3 X

2R 2 NH + R / COX ® R / CONR 2 + R 2 NH 2 X

Взаємодія амінів з азотистою
кислотою

Первинні, вторинні та третинні аміни по-різному взаємодіють із азотистою
кислотою, що використовується для встановлення типу аміну. Нестійку азотисту
кислоту генерують дією сильної кислоти на нітрити.

Третичні аліфатичні амінипри звичайній температурі з азотистою
кислотою не взаємодіють.

Вторинні аміниутворюють із азотистою кислотою стійкі нітрозаміни –рідкі чи тверді продукти жовтого кольору.

R 2 NH + NaNO 2 + HCl ® R 2 N-N=O + NaCl + H 2 O

нітрозамінНітрозаміни
є сильними канцерогенами. Показана можливість синтезу нітрозамінів у
шлунку людини з вторинних, що містяться в їжі та лікарських препаратах
амінів і нітритів Канцерогенна дія нітрозамінів заснована на їх здатності
алкілювати нуклеофільні центри ДНК, що призводить до онкогенних мутацій.

Первинні аліфатичні аміниреагують з азотистою кислотою з
виділенням газоподібного азоту Реакція йде через утворення нестійкого
первинного нітрозаміну, який ізомеризується на діазогідроксід, що перетворюється
далі в сіль діазонію.

нітрозамін діазогідроксід сіль
діазонія Подальший перебіг реакції залежить
від природи вуглеводневого радикалу.

Якщо R - аліфатичний радикал, то сіль діазонію дуже нестійка і
негайно розкладається з утворенням молекули азоту та карбокатіону, який
потім взаємодіє з нуклеофілами, що знаходяться в реакційному середовищі (наприклад,
з розчинником) або відщеплює протон і дає продукт елімінування. Наприклад,
перетворення катіону н-пропілдіазонію можуть бути представлені наступною схемою:

Реакція немає препаративного значення.
Процес використовується в аналітичних цілях для кількісного визначення
первинних аліфатичних амінів, у тому числі природних a -амінокислот, за обсягом
азоту, що виділяється.

Солі арилдіазоніябільш стійкі та можуть
бути виділені з реакційної суміші. Вони є високореакційними
сполуками та широко використовуються в органічному синтезі.

Реакції солей арилдіазонію

Процес отримання ароматичних діаз'єднань
називається діазотуваннямі виражається наступним сумарним
рівнянням.

ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl ® ArN 2 + Cl - + NaCl + 2H 2 O

Реакції солей арилдіазонію можна розділити на
два типи: реакції з виділенням азоту та реакції без виділення азоту.

Реакції, що протікають із виділенням азоту.Цей тип реакцій є заміщенням в ароматичному кільці, що йде.
групою у якому є молекула азоту N 2 .

Реакції використовуються для введення різних
заступників у ароматичне кільце.

Реакції, які відбуваються без виділення азоту.Найважливішою реакцією цього є Азопоєднання. Катіон
діазонія має слабкі електрофільні властивості і вступає в реакції
електрофільного заміщення з аренами, що містять сильні електронодонорні
заступники. При цьому утворюються азосполуки .

Азосполуки містять довгу систему
сполучених зв'язків і тому пофарбовані. Вони використовуються як барвники.
Утворення пофарбованих сполук при взаємодії солей арилдіазонію з
ароматичними амінокислотами (тирозин, гістидин) використовується для них
якісного та кількісного визначення.

Реакції ароматичного кільця
аріламінів

Аміногрупа є сильним активуючим
заступником та орієнтантом ІІ роду (див. лек. №8).

Анілін легко бромується бромною водою з
освітою триброманіліну.

У більшості реакцій електрофільного
реакційноздатна аміногрупа попередньо захищається шляхом ацилювання.
Після проведення реакції ацильний захист знімають кислотним або лужним.
гідролізом.

4. Біологічно активні аміни та їх
похідні.

Біологічну активність виявляють гетерофункціональні сполуки,
містять аміногрупу – амінокарбонові кислоти, аміноспирти, амінофеноли,
аміносульфокислоти.

Етаноламін та його похідні .

Етаноламін (коламін)
HOCH 2 CH 2 NH 2 є структурним компонентом складних ліпідів (див. лек. №18). В організмі
утворюється при декарбоксилюванні амінокислоти серину (див. лек. № 16).

Холін HOCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 - Структурний компонент фосфоліпідів; вітаміноподібне
речовина, що регулює жировий обмін; попередник у біосинтезі
ацетилхоліну.

Ацетилхолін CH 3 COOCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 - Посередник при передачі нервових імпульсів
(Нейромедіатор). Накопичення ацетилхоліну в організмі призводить до безперервної
передачі нервових імпульсів та скорочення м'язової тканини. На цьому ґрунтується
дія нервовопаралітичних отрут (зарін, табун), які інгібують дію
ферменту ацетилхолінестерази, що каталізує розщеплення ацетилхоліну.

Катехоламіни – дофамін,
норадреналін, адреналін – біогенні аміни, продукти метаболізму амінокислоти
фенілаланіну.

Катехоламіни виконують роль гормонів і
нейромедіаторів. Адреналін є гормоном мозкового шару надниркових залоз,
норадреналін та дофамін – його попередниками. Адреналін бере участь у регуляції
серцевої діяльності, обміну вуглеводів Збільшення концентрації катехоламінів
- Типова реакція на стрес. Їхня роль полягає в мобілізації організму на
здійснення активної мозкової та м'язової діяльності.

Структурно близькі до катехоламінів деякі
природні та синтетичні біологічно активні речовини, що також містять
аміногрупу в b -положенні до ароматичного кільця.

Фенамін є стимулятором центральної
нервової системи, що знімає почуття втоми. Ефедрін - алкалоїд, що володіє
судинорозширювальною дією.

Похідні п-амінофенолу – парацетамолі фенацетин
– лікарські препарати, що володіють знеболюючим та жарознижувальним
дією.

В даний час фенацетин розглядається як
речовина, можливо канцерогеном для людини.

п-Амінобензойна кислота та її
похідні.

п-амінобензойної кислоти –
вітаміноподібна речовина, фактор зростання мікроорганізмів; бере участь у синтезі
фолієвої кислоти (вітаміну ВС). Складні ефіри п-амінобензойної
кислоти спричинюють місцеву анестезію.

Анестезин і новокаїн застосовують у вигляді розчинних у воді гідрохлоридів.

Сульфанілова кислота(п-амінобензолсульфокислота) і
сульфаніламіди.

Амід сульфанілової кислоти (стрептоцид) та його N-заміщені похідні –
ефективні антибактеріальні засоби Синтезовано понад 5000 похідних
сульфаніламіду. Найбільшу активність виявляють сульфоніламіди, що містять
гетероциклічні основи.

Антибактеріальна дія сульфамідних
препаратів засновано на тому, що вони мають структурну схожість з
п-амінобензойною кислотою та є її атиметаболітами. Присутні в
бактеріальному середовищі сульфаніламіди включаються в процес біосинтезу фолієвої
кислоти, конкуруючи з п-амінобензойною кислотою, та на певній стадії
блокують його, що призводить до загибелі бактерій. Сульфаніламіди не впливають на організм
людини, у якій фолієва кислота не синтезується.

Аміни- Це органічні сполуки, в яких атом водню (може і не один) заміщений на вуглеводневий радикал. Усі аміни ділять на:

• первинні аміни;
• вторинні аміни;
• третинні аміни.

Є ще аналоги солей амонію - четвертинні солі типу [ R 4 N] + Cl - .

Залежно від типу радикалу аміниможуть бути:

• аліфатичні аміни;
• ароматичні (змішані) аміни.

Аліфатичні граничні аміни.

Загальна формула C n H 2 n +3 N.

Будова амінів.

Атом азоту знаходиться в sp 3 -гібридизації. На четвертій негібридної орбіталі знаходиться неподілена пара електронів, яка зумовлює основні властивості амінів:

Елекронодонорні заступники підвищують електронну щільність на атомі азоту і посилюють основні властивості амінів, тому вторинні аміни є сильнішими основами, ніж первинні, т.к. 2 радикали у атома азоту створюють більшу електронну щільність, ніж 1.

У третинних атомах грає значної ролі просторовий чинник: т.к. 3 радикали заступають неподілену пару азоту, до якої складно «підступитися» іншим реагентам, основність таких амінів менша, ніж первинних або вторинних.

Ізомерія амінів.

Для амінів властива ізомерія вуглецевого скелета, ізомерія положення аміногрупи:

Як називати аміни?

У назві зазвичай перераховують вуглеводневі радикали (в алфавітному порядку) і додають закінчення -амін:

Фізичні властивості амінів.

Перші 3 аміна – гази, середні члени аліфатичного ряду – рідини, а вищі – тверді речовини. Температура кипіння у амінів вища, ніж у відповідних вуглеводнів, т.к. у рідкій фазі в молекулі утворюються водневі зв'язки.

Аміни добре розчиняються у воді, у міру зростання вуглеводневого радикалу розчинність падає.

Отримання амінів.

1. Алкілювання аміаку (основний спосіб), який відбувається при нагріванні алкілгалогеніду з аміаком:

Якщо алкілгалогенід у надлишку, то первинний амін може вступати в реакцію алкілування, перетворюючись на вторинний або третинний амін:

2. Відновлення нітросполук:

Використовують сульфід амонію ( реакція Зініна), цинк або залізо у кислому середовищі, алюміній у лужному середовищі або водень у газовій фазі.

3. Відновлення нітрилів. Використовують LiAlH 4:

4. Ферментатичне декарбоксилювання амінокислот:

Хімічні властивості амінів.

всі аміни- сильні основи, причому аліфатичні сильніші, ніж аміак.

Водні розчини мають лужний характер.