Класифікація амінів різноманітна і визначається тим, яку ознаку будови взято за основу.
Залежно від кількості органічних груп, пов'язаних з атомом азоту, розрізняють:
первинні аміни – одна органічна група азоту RNH 2
вторинні аміни – дві органічні групи у азоту R 2 NH, органічні групи можуть бути різними R"R"NH
третинні аміни - три органічні групи у азоту R 3 N або R"R"R""N
За типом органічної групи, пов'язаної з азотом, розрізняють аліфатичні СH 3 - N6H 5 - N
За кількістю аміногруп в молекулі аміни ділять на моноаміни СH 3 - NН 2 діаміни H 2 N(СH 2) 2 NН 2 триамини і т.д.
Номенклатура амінів.
до назви органічних груп, пов'язаних з азотом, додають слово «амін», при цьому групи згадують в алфавітному порядку, наприклад, СН3NHС3Н7-метилпропіламін, СН3N(6Н5)2-метилдифеніламін. Правила допускають також становити назву, взявши за основу вуглеводень, у якому аміногрупу розглядають як заступник. У такому разі її положення вказують за допомогою числового індексу: С 5 Н 3 С 4 Н 2 С 3 Н(NН 2)С 2 Н 2 С 1 Н 3 – 3-амінопентан (верхні числові індекси синього кольору вказують порядок нумерації атомів С) . Для деяких амінів збереглися тривіальні (спрощені) назви: 6 Н 5 NH 2 – анілін (назва за правилами номенклатури – феніламін).
У деяких випадках застосовують усталені назви, які є перекручені правильні назви: Н 2 NСН 2 СН 2 ВІН - моноетаноламін (правильно - 2-аміноетанол); (ОНСН 2 СН 2) 2 NH - діетаноламін, правильна назва - біс(2-гідроксіетил)амін. Тривіальні, спотворені та систематичні (складені за правилами номенклатури) назви досить часто співіснують у хімії.
Фізичні властивості амінів.
Перші представники ряду амінів – метиламін CH 3 NH 2 , диметиламін (CH 3) 2 NH, триметиламін (CH 3) 3 N та етиламін C 2 H 5 NH 2 – при кімнатній температурі газоподібні, далі при збільшенні числа атомів у R аміни стають рідинами а при збільшенні довжини ланцюга R до 10 атомів С – кристалічними речовинами. Розчинність амінів у воді зменшується в міру збільшення довжини ланцюга R і при зростанні числа органічних груп, пов'язаних з азотом (перехід до вторинних та третинних амінів). Запах амінів нагадує запах аміаку, вищі (з великими R) аміни практично позбавлені запаху.
Хімічні властивості амінів.
Відмінна здатність амінів – приєднувати нейтральні молекули (наприклад, галогеноводороди HHal, з утворенням органоамонієвих солей, подібних до амонійних солей у неорганічної хімії. Для утворення нового зв'язку азот надає неподілену електронну пару, виконуючи роль донора. Протон Н + (від галогеноводороду), що бере участь у освіті зв'язку, відіграє роль акцептора (приймача), такий зв'язок називають донорно-акцепторним (рис. 1). Виникла ковалентний зв'язок NH повністю еквівалентна наявним в аміні зв'язкам NH.
Третичні аміни також приєднують HCl, але при нагріванні отриманої солі в розчині кислоти вона розпадається, при цьому R відщеплюється від атома N:
(C 2 H 5) 3 N+ HCl ® [(C 2 H 5) 3 N H]Сl
[(C 2 H 5) 3 N H]Сl ® (C 2 H 5) 2 N H + C 2 H 5 Сl
При порівнянні цих двох реакцій видно, що C 2 H 5 -група і Н, як би міняються місцями, у результаті третинного аміну утворюється вторинний.
Розчиняючись у воді, аміни за такою ж схемою захоплюють протон, в результаті в розчині з'являються іони ВІН – що відповідає утворенню лужного середовища, його можна виявити за допомогою звичайних індикаторів.
C 2 H 5 N H 2 + H 2 O ® + + OH –
З утворенням донорно-акцепторного зв'язку аміни можуть приєднувати не тільки HCl, але і галогеналкіли RCl, при цьому утворюється новий зв'язок NR, який також еквівалентний вже наявним. Якщо в якості вихідного взяти третинний амін, виходить сіль тетраалкіламонію (чотири групи R в одного атома N):
(C 2 H 5) 3 N+ C 2 H 5 I ® [(C 2 H 5) 4 N]I
Ці солі, розчиняючись у воді та деяких органічних розчинниках, дисоціюють (розпадаються), утворюючи іони:
[(C 2 H 5) 4 N]I ® [(C 2 H 5) 4 N] + + I –
Такі розчини, як і всі розчини, що містять іони, проводять електричний струм. У тетраалкіламонієвих солях можна замінити галоген НО-групою:
[(CH 3) 4 N]Cl + AgOH ® [(CH 3) 4 N]OH + AgCl
Гідроксид тетраметиламонію, що виходить, являє собою сильну основу, за властивостями близьку до лугів.
Первинні та вторинні аміни взаємодіють з азотистою кислотою HON=O, проте вони реагують по-різному. З первинних амінів утворюються первинні спирти:
C 2 H 5 N H 2 + H N O 2 ® C 2 H 5 OH + N 2 +H 2 O
На відміну від первинних, вторинні аміни утворюють із азотистою кислотою жовті, важко розчинні нітрозаміни – сполуки, що містять фрагмент >N–N = O:
(C 2 H 5) 2 N H+H N O 2 ® (C 2 H 5) 2 N N=O + H 2 O
Третичні аміни при звичайній температурі з азотистою кислотою не реагують, таким чином, азотиста кислота є реагентом, що дозволяє розрізнити первинні, вторинні та третинні аміни.
При конденсації амінів з карбоновими кислотами утворюються аміди кислот – сполуки із фрагментом –С(О)N
Конденсація амінів з альдегідами і кетонами призводить до утворення про підстав Шиффа – сполук, містять фрагмент –N=C2.
При взаємодії первинних амінів з фосгеном Cl 2 С=O утворюються сполуки з групуванням –N=C=O, які називаються ізоціанатами (рис. 2Г, одержання сполуки з двома ізоціанатними групами).
Серед ароматичних амінів найбільш відомий анілін (феніламін) 6 Н 5 NH 2 . За властивостями він близький до аліфатичних амінів, але його основність виражена слабше - водних розчинахвін не утворює лужного середовища. Як і аліфатичні аміни, з сильними мінеральними кислотами може утворювати амонієві солі [С 6 Н 5 NH 3 ] + Сl – . При взаємодії аніліну з азотистою кислотою (у присутності HCl) утворюється діазосполука, що містить фрагмент RN=N, воно виходить у вигляді іонної солі, яка називається сіллю діазонію (рис. 3А). Таким чином, взаємодія з азотистою кислотою йде не так, як у разі аліфатичних амінів. Бензольне ядро в аніліні має реакційною здатністю, характерною для ароматичних сполук ( см. АРОМАТИЧНІСТЬ), при галогенуванні атоми водню в орто- І пара-положення до аміногрупи заміщаються, виходять хлораніліни з різним ступенем заміщення (рис. 3Б). Дія сірчаної кислоти призводить до сульфування в пара-Положення до аміногрупи, утворюється так звана сульфанілова кислота (рис. 3В).
Отримання амінів.
При взаємодії аміаку з галогеналкілами, наприклад RCl, утворюється суміш первинних, вторинних та третинних амінів. Побічний продукт HCl, що утворюється, приєднується до амінів, утворюючи амонієву сіль, але при надлишку аміаку сіль розкладається, що дозволяє проводити процес аж до утворення четвертинних амонієвих солей (рис. 4А). На відміну від аліфатичних галогеналкілів, арилгалогеніди, наприклад, С 6 Н 5 Cl, реагують з аміаком насилу, синтез можливий тільки при каталізаторах, що містять мідь. У промисловості аліфатичні аміни одержують каталітичною взаємодією спиртів з NH 3 при 300–500°С та тиску 1–20 МПа, в результаті одержують суміш первинних, вторинних та третинних амінів (рис. 4Б).
При взаємодії альдегідів та кетонів з амонійною сіллю мурашиної кислоти HCOONH 4 утворюються первинні аміни (рис. 4В), а реакція альдегідів та кетонів з первинними амінами (у присутності мурашиної кислоти НСООН) призводить до вторинних амі.
Нітросполуки (що містять групу -NO 2) при відновленні утворюють первинні аміни. Цей метод, запропонований Н.Н.Зініним, мало застосовується для аліфатичних сполук, але важливий для отримання ароматичних амінів і ліг в основу промислового виробництвааніліну (рис. 4Д).
Як окремі сполуки аміни застосовуються мало, наприклад, у побуті використовується поліетиленполіамін [-C 2 H 4 NH-] n(Торгове назва ПЕПА) як затверджувач епоксидних смол. Основне застосування амінів - як проміжні продукти при отриманні різних органічних речовин. Провідна роль належить аніліну, на основі якого виробляється широкий спектр анілінових барвників, причому колірна спеціалізація закладається вже на стадії отримання самого аніліну. Надчистий анілін без домішки гомологів називають у промисловості «анілін для синього» (мається на увазі колір майбутнього барвника). «Анілін для червоного» повинен містити, крім аніліну, суміш орто- І пара-толуїдіна (СН 3 С 6 Н 4 NH 2).
Аліфатичні діаміни – вихідні сполуки для одержання поліамідів, наприклад, найлону (рис. 2), широко застосовуваного для виготовлення волокон, полімерних плівок, а також вузлів та деталей у машинобудуванні (поліамідні зубчасті передачі).
З аліфатичних діізоціанатів (рис. 2) отримують поліуретани, які мають комплекс технічно важливих властивостей: високою міцністю в поєднанні з еластичністю і дуже високим опором стирання (поліуретанові взуттєві підошви), а також гарною адгезією до широкого кола матеріалів (поліуретанові клеї). Широко їх застосовують і у спіненій формі (пінополіуретани).
На основі сульфанілової кислоти (рис. 3) синтезують протизапальні лікарські препарати сульфаніламіди.
Солі діазонію (рис. 2) застосовують у фоточутливих матеріалах для світлокопіювання, яке дозволяє отримувати зображення, минаючи звичайну галоїдосрібну фотографію ( см. СВІТКОПІРУВАННЯ).
Михайло Левицький
Аміни - органічні похідні аміаку, що містять аміногрупу NH 2 та органічний радикал. У загальному випадку формула аміну є формулою аміаку, в якій атоми водню замінені на вуглеводневий радикал.
Класифікація
- З того, що в аміаку атомів водню замінено радикалом, розрізняють первинні аміни (один атом), вторинні, третинні. Радикали можуть бути однаковими чи різнотипними.
- Амін може містити не одну аміногрупу, а кілька. За цією характеристикою їх ділять на моно, ді-, три-, поліаміни.
- За типом радикалів, пов'язаних з атомом азоту, розрізняють аліфатичні (що не містять циклічних ланцюгів), ароматичні (які містять цикл, найвідоміший — анілін з бензольним кільцем), змішані (жиро-ароматичні, що містять циклічний і нециклічний радикали).
Властивості
Залежно від довжини ланцюжка атомів в органічному радикалі, аміни можуть бути газоподібними (три-, ді-, метиламін, етиламін), рідкими або твердими речовинами. Чим довший ланцюг, тим твердіша речовина. Найпростіші аміни водорозчинні, але в міру переходу до складніших сполук водорозчинність зменшується.
Газоподібні та рідкі аміни - речовини з вираженим запахом аміаку. Тверді практично позбавлені запаху.
Аміни виявляють у хімічних реакціяхсильні основні властивості, в результаті взаємодії з неорганічними кислотамивиходять алкіламонієві солі. Реакція з азотистою кислотою є якісною цього класу сполук. У разі первинного аміну виходить спирт і газоподібний азот, з вторинним – нерозчинний жовтий осад із вираженим запахом нітрозодіметиламіну; з третинним реакція не йде.
Реагують з киснем (горять повітрям), галогенами, карбоновими кислотами та його похідними, альдегідами, кетонами.
Практично всі аміни, за рідкісними винятками, отруйні. Так, найзнаменитіший представник класу, анілін, що легко проникає через шкірний покрив, окислює гемоглобін, пригнічує ЦНС, порушує обмін речовин, що може призвести навіть до смерті. Токсичні для людини та пари.
Ознаки отруєння:
- задишка,
- синюшність носа, губ, кінчиків пальців,
- Часте дихання та посилене серцебиття, втрата свідомості.
Перша допомога:
- змити хімічний реактив ватою зі спиртом,
- Забезпечити доступ до чистого повітря,
- викликати швидку допомогу".
Застосування
- Як затверджувач епоксидних смол.
— Як каталізатор у хімпромі та металургії.
— Сировина для отримання штучних поліамідних волокон, наприклад, нейлону.
— Для виготовлення поліуретанів, пінополіуретанів, поліуретанових клеїв.
- Початковий продукт для отримання аніліну - основи для анілінових барвників.
- Для виробництва лікарських засобів.
- Для виготовлення фенолформальдегідних смол.
- Для синтезу репелентів, фунгіцидів, інсектицидів, пестицидів, мінеральних добрив, прискорювачів вулканізації гуми, антикорозійних реактивів, буферних розчинів.
— Як добавка до моторних олій та палив, сухе пальне.
- Для отримання світлочутливих матеріалів.
- Уротропін використовується як харчова добавка, а також інгредієнт косметичних засобів.
У нашому інтернет-магазині можна купити реактиви, що належать до класу амінів.
Метиламін
Первинний аліфатичний амін. Затребуваний як сировина для ліків, барвників, пестицидів.
Діетиламін
Вторинний амін. Застосовується як вихідний продукт при отриманні пестицидів, ліків (наприклад, новокаїну), барвників, репелентів, добавок до палива та моторних олій. З нього виготовляють реактиви для захисту від корозії, для збагачення руд, затвердіння епоксидних смол, прискорення вулканізації.
Триетиламін
Третинний амін. Використовується в хімпромі як каталізатор при виробництві гум, 
епоксидних смол, пінополіуретанів. У металургії — каталізатор затвердіння у безвипалювальних процесах. Сировина в органічному синтезі ліків, мінеральних добрив, засобів боротьби з бур'янами, фарб.
1-бутиламін
Третбутиламін, сполука, в якій з азотом пов'язана трет-бутильна органічна група. Речовина застосовується при синтезі підсилювачів вулканізації гуми, ліків, барвників, дубильних речовин, препаратів проти бур'янів та комах.
Уротропін (гексамін)
Поліциклічний амін. Затребувана в економіці речовина. Використовується як харчова добавка, ліки та компоненти ліків, інгредієнт косметичних засобів, буферних розчинів для аналітичної хімії; як сухе пальне, отверджувач полімерних смол, у синтезі фенолформальдегідних смол, фунгіцидів, вибухових речовин, засобів захисту від корозії.
Аміни увійшли до нашого життя зовсім несподівано. Ще нещодавно це були отруйні речовини, зіткнення з якими могло призвести до смерті. І ось через півтора століття ми активно користуємося синтетичними волокнами, тканинами, будівельними матеріалами, барвниками, в основі яких лежать аміни. Ні, вони не стали безпечнішими, просто люди змогли їх "приручити" і підпорядкувати, отримуючи для себе певну користь. Про те, яку саме і поговоримо далі.
Визначення
Для якісного та кількісного визначення аніліну в розчинах або сполуках використовується реакція з наприкінці якої на дно пробірки випадає білий осад у вигляді 2,4,6-триброманіліну.
Аміни у природі
Аміни зустрічаються в природі повсюдно у вигляді вітамінів, гормонів, проміжних продуктів обміну, є вони і в організмі тварин і рослин. Крім того, при гниття живих організмів також виходять середні аміни, які в рідкому стані поширюють неприємний запах оселедцевого розсолу. Широко описана в літературі «трупна отрута» з'явилася саме завдяки специфічному амбре амінів.
Тривалий час речовини, що розглядаються нами, плутали з аміаком через схожий запах. Але в середині ХІХ століття французький хімік Вюрц зміг синтезувати метиламін і етиламін і довести, що при згорянні вони виділяють вуглеводень. Це було важливою відмінністю згаданих сполук від аміаку.
Отримання амінів у промислових умовах
Оскільки атом азоту в амінах знаходиться в нижчого ступеняокислення, то відновлення азотовмісних сполук є найбільш простим та доступним способом їх отримання. Саме він широко поширений у промисловій практиці через свою дешевизну.
Перший метод є відновлення нітросполук. Реакція, під час якої утворюється анілін, зветься вченим Зініна і була проведена вперше в середині дев'ятнадцятого століття. Другий спосіб полягає у відновленні амідів за допомогою алюмогідриду літію. З нітрилів також можна відновити первинні аміни. Третій варіант - реакції алкілування, тобто введення алкільних груп у молекули аміаку.
Застосування амінів
Самі собою, як чистих речовин, аміни використовуються мало. Один із рідкісних прикладів - поліетиленполіамін (ПЕПА), який у побутових умовах полегшує затвердіння епоксидної смоли. В основному первинний, третинний або вторинний амін – це проміжний продукт у виробництві різних органічних речовин. Найбільш затребуваним є анілін. Він – основа великої палітри анілінових барвників. Колір, який вийде наприкінці, залежить безпосередньо від вибраної сировини. Чистий анілін дає синій коліра суміш аніліну, орто- і пара-толуїдину буде червоною.
Аліфатичні аміни потрібні для отримання поліамідів, таких як нейлон та інші. Вони застосовуються в машинобудуванні, а також у виробництві канатів, тканин і плівок. Крім того, аліфатичні діізоцинати використовуються у виготовленні поліуретанів. Через свої виняткові властивості (легкість, міцність, еластичність і здатність прикріплюватися до будь-яких поверхонь) вони затребувані в будівництві (монтажна піна, клей) і в взуттєвій промисловості (підошва проти ковзання).
Медицина – ще одна сфера, де застосовуються аміни. Хімія допомагає синтезувати з них антибіотики групи сульфаніламідів, які успішно застосовують як препарати другої лінії, тобто резервної. На випадок, якщо у бактерій розвинеться стійкість до основних ліків.
Шкідливий вплив на організм людини
Відомо, що аміни – це дуже токсичні речовини. Шкідливість здоров'ю може завдати будь-яка взаємодія з ними: вдихання пари, контакт з відкритою шкірою або потрапляння з'єднань усередину організму. Смерть настає від нестачі кисню, оскільки аміни (зокрема, анілін) пов'язуються з гемоглобіном крові та дають йому захоплювати молекули кисню. Тривожними симптомами є задишка, посинення носогубного трикутника та кінчиків пальців, тахіпное (прискорене дихання), тахікардія, непритомність.
У разі попадання цих речовин на оголені ділянки тіла необхідно швидко прибрати їх ватою, попередньо змоченою у спирті. Робити це треба максимально акуратно, щоб не збільшити площу забруднення. Якщо з'являться симптоми отруєння – обов'язково слід звернутися до лікаря.
Аліфатичні аміни - це отрута для нервової та серцево-судинної систем. Вони можуть спричинити пригнічення функцій печінки, її дистрофію та навіть онкологічні захворювання сечового міхура.
Хімічні властивості амінів.
Так як аміни, будучи похідними аміаку, мають подібну з ним будову (тобто мають неподілену пару електронів в атомі азоту), то вони і виявляють подібні до нього властивості. Тобто. аміни, як і аміак, є основами, оскільки атом азоту може надавати електронну пару для утворення зв'язку з електронедостатніми частинками за донорно-акцепторним механізмом (відповідність визначенню основності за Льюїсом).
I. Властивості амінів як основ (акцепторів протонів)
1. Водні розчини аліфатичних амінів виявляють лужну реакцію, т.к. при їх взаємодії з водою утворюються гідроксиди алкіламонію, аналогічні гідроксиду амонію:
CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH 3 + + OH −
Анілін із водою практично не реагує.
Водні розчини мають лужний характер:
Зв'язок протона з аміном, як і з аміаком, утворюється за донорно-акцепторним механізмом за рахунок неподіленої електронної пари атома азоту.
Аліфатичні аміни – сильніші підстави, ніж аміак, т.к. алкільні радикали збільшують електронну густину на атомі азоту за рахунок + I-ефекту. Тому електронна пара атома азоту утримується менш міцно і легше взаємодіє з протоном.
2. Взаємодіючи з кислотами, аміни утворюють солі:
C 6 H 5 NH 2 + HCl → (C 6 H 5 NH 3)Cl
хлорид феніламонію
2CH 3 NH 2 + H 2 SO 4 → (CH 3 NH 3) 2 SO 4
сульфат метиламонію
Солі амінів – тверді речовинидобре розчинні у воді і погано розчинні в неполярних рідинах. При реакції з лугами виділяються вільні аміни:
Ароматичні аміни є більш слабкими основами, ніж аміак, оскільки неподілена електронна пара атома азоту зміщується у бік бензольного кільця, вступаючи в пару з π-електронами ароматичного ядра, що зменшує електронну щільність на атомі азоту (-М-ефект). Навпаки, алкільна група є добрим донором електронної щільності (+I-ефект).
або 
Зменшення електронної густини на атомі азоту призводить до зниження здатності відщеплювати протони від слабких кислот. Тому анілін взаємодіє лише з сильними кислотами(HCl, H 2 SO 4), яке водний розчин не забарвлює лакмус в синій колір.
Атом азоту в молекулах амінів має неподілену пару електронів, яка може брати участь в утворенні зв'язку по донорно-акцепторному механізму.
анілін аміак первинний амін вторинний амін третинний амін
електронна густина на атомі азоту зростає.
Через наявність у молекулах неподіленої пари електронів аміни, як і аміак, виявляють основні властивості.
анілін аміак первинний амін вторинний амін
основні властивості посилюються, через вплив типу та числа радикалів.
C 6 H 5 NH 2< NH 3 < RNH 2 < R 2 NH < R 3 N (в газовой фазе)
ІІ. Окислення амінів
Аміни, особливо ароматичні, легко окислюються на повітрі. На відміну від аміаку, вони здатні спалахувати від відкритого полум'я. Ароматичні аміни мимоволі окислюються на повітрі. Так, анілін швидко буріє на повітрі внаслідок окислення.
4СH 3 NH 2 + 9O 2 → 4CO 2 + 10H 2 O + 2N 2
4C 6 H 5 NH 2 + 31O 2 → 24CO 2 + 14H 2 O + 2N 2
ІІІ. Взаємодія з азотистою кислотою
Азотиста кислота HNO 2 – нестійка сполука. Тому вона використовується лише у момент виділення. Утворюється HNO 2 як усі слабкі кислоти, дією на її сіль (нітрит) сильною кислотою:
KNO 2 + HCl → НNO 2 + KCl
або NO 2 − + H + → НNO 2
Будова продуктів реакції з азотистою кислотою залежить від характеру аміну. Тому дана реакція використовується для розрізнення первинних, вторинних та третинних амінів.
· Первинні аліфатичні аміни з HNO 2 утворюють спирти:
R-NH 2 + HNO 2 → R-OH + N 2 + H 2 O
- Величезне значення має реакція діазотування первинних ароматичних амінів під дією азотистої кислоти, одержуваної реакції нітриту натрію з соляною кислотою. А згодом утворюється фенол:
· Вторинні аміни (аліфатичні та ароматичні) під дією HNO 2 перетворюються на N-нітрозопохідні (речовини з характерним запахом):
R 2 NH + H-O-N = O → R 2 N-N = O + H 2 O
алкілнітрозамін
· Реакція з третинними амінами призводить до утворення нестійких солей та не має практичного значення.
IV. Особливі властивості:
1. Утворення комплексних з'єднань з перехідними металами:
2. Приєднання алкілгалогенідів Аміни приєднують галогеналкани з утворенням солі:
Обробляючи сіль лугом, можна отримати вільний амін:
V. Ароматичне електрофільне заміщення в ароматичних амінах (реакція аніліну з бромною водоюабо з азотною кислотою):
В ароматичних амінах аміногрупа полегшує заміщення в орто-і пара-положеннях бензольного кільця. Тому галогенування аніліну відбувається швидко і відсутність каталізаторів, причому заміщаються відразу три атоми водню бензольного кільця, і випадає білий осад 2,4,6-триброманіліну:
Ця реакція бромної води використовується як якісна реакція на анілін.
У цих реакціях (бромування та нітрування) переважно утворюються орто- І пара-Похідні.
4. Способи одержання амінів.
1. Реакція Гофмана. Один з перших методів отримання первинних амінів - алкілування аміаку алкілгалогенідами:
Це не найкращий метод, тому що в результаті виходить суміш амінів всіх ступенів заміщення:
і т.д. Алкілуючі агенти можуть виступати не тільки алкілгалогеніди, але і спирти. Для цього суміш аміаку та спирту пропускають над оксидом алюмінію за високої температури.
2. Реакція Зініна- Зручний спосіб отримання ароматичних амінів при відновленні ароматичних нітросполук. Як відновники використовуються: H 2 (на каталізаторі). Іноді водень генерують безпосередньо в момент реакції, навіщо обробляють метали (цинк, залізо) розведеною кислотою.
2HCl + Fe (стружка) → FeCl 2 + 2H
C 6 H 5 NO 2 + 6[H] C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O.
У промисловості ця реакція протікає при нагріванні нітробензолу з водяною парою у присутності заліза. У лабораторії водень "у момент виділення" утворюється реакції цинку з лугом або заліза з соляною кислотою. В останньому випадку утворюється хлорид анілінію.
3. Відновлення нітрилів. Використовують LiAlH 4:
4. Ферментатичне декарбоксилювання амінокислот:
5. Застосування амінів.
Аміни застосовуються у фармацевтичній промисловості та органічному синтезі (CH 3 NH 2 , (CH 3) 2 NH, (C 2 H 5) 2 NH та ін.); при виробництві найлону (NH 2 -(CH 2) 6 -NH 2 - гексаметилендіамін); як сировина для виробництва барвників та пластмас (анілін), а також пестицидів.
Список використаних джерел:
- О.С. Габрієлян та ін. Хімія. 10 клас. Профільний рівень: підручник для загальноосвітніх установ; Дрофа, Москва, 2005 р.;
- «Репетитор з хімії» за редакцією А. С. Єгорова; "Фенікс", Ростов-на-Дону, 2006р;
- Р. Е. Рудзітіс, Ф. Г. Фельдман. Хімія 10 кл. М., Просвітництво, 2001;
- https://www.calc.ru/Aminy-Svoystva-Aminov.html
- http://www.yaklass.ru/materiali?mode=lsntheme&themeid=144
- http://www.chemel.ru/2008-05-24-19-21-00/2008-06-01-16-50-05/193-2008-06-30-20-47-29.html
- http://cnit.ssau.ru/organics/chem5/n232.htm
За характером вуглеводневих заступників аміни ділять на
Загальні особливості будови амінів
Також як і в молекулі аміаку, в молекулі будь-якого аміну атом азоту має неподілену електронну пару, спрямовану в одну з вершин спотвореного тетраедра:
Тому у амінів як і в аміаку істотно виражені основні властивості.
Так, аміни аналогічно аміаку оборотно реагують з водою, утворюючи слабкі підстави:
Зв'язок катіону водню з атомом азоту у молекулі аміну реалізується за допомогою донорно-акцепторного механізму за рахунок неподіленої електронної пари атома азоту. Граничні аміни є сильнішими підставами проти аміаком, т.к. в таких амінах вуглеводневі заступники мають позитивний індуктивний (+I) ефект. У зв'язку з цим на атомі азоту збільшується електронна щільність, що полегшує його взаємодію Космосу з катіоном Н + .
Ароматичні аміни, якщо аміногрупа безпосередньо з'єднана з ароматичним ядром, виявляють слабші основні властивості порівняно з аміаком. Пов'язано це з тим, що неподілена електронна пара атома азоту зміщується у бік ароматичної системи бензольного кільця внаслідок чого, електронна щільність на атомі азоту знижується. У свою чергу, це призводить до зниження основних властивостей, зокрема здатності взаємодіяти з водою. Так, наприклад, анілін реагує лише із сильними кислотами, а з водою практично не реагує.
Хімічні властивості граничних амінів
Як було зазначено, аміни оборотно реагують із водою:
Водні розчини амінів мають лужну реакцію середовища, внаслідок дисоціації основ, що утворюються:
Граничні аміни реагують з водою краще, ніж аміак, зважаючи на сильніші основні властивості.
Основні властивості граничних амінів збільшуються у ряду.
Вторинні граничні аміни є сильнішими основами, ніж первинні граничні, які є своєю чергою сильнішими основами, ніж аміак. Що стосується основних властивостей третинних амінів, то якщо йдеться про реакції у водних розчинах, то основні властивості третинних амінів виражені набагато гірше, ніж у вторинних амінів, і навіть трохи гірше ніж у первинних. Пов'язано це зі стеричними труднощами, які впливають на швидкість протонування аміну. Тобто три заступники «загороджують» атом азоту і заважають його взаємодії з катіонами H+.
Взаємодія з кислотами
Як вільні граничні аміни, і їх водні розчини вступають у взаємодію Космосу з кислотами. При цьому утворюються солі:
Оскільки основні властивості граничних амінів сильніше виражені, ніж у аміаку, такі аміни реагують навіть зі слабкими кислотами, наприклад вугільної:
Солі амінів є твердими речовинами, добре розчинними у воді і погано в неполярних органічних розчинниках. Взаємодія солей амінів з лугами призводить до вивільнення вільних амінів, аналогічно тому, як відбувається витіснення аміаку при дії лугів на солі амонію:
2. Первинні граничні аміни реагують з азотистою кислотою з утворенням відповідних спиртів, азоту N 2 та води. Наприклад:
Характерною ознакою даної реакції є утворення газоподібного азоту, у зв'язку з чим вона є якісною на первинні аміни і використовується для їх від вторинних і третинних. Слід зазначити, що найчастіше цю реакцію проводять, змішуючи амін не з розчином азотистої кислоти, а з розчином солі азотистої кислоти (нітриту) і подальшим додаванням до цієї суміші сильної мінеральної кислоти. При взаємодії нітритів з сильними мінеральними кислотами утворюється азотиста кислота, яка потім реагує з аміном:
Вторинні аміни дають в аналогічних умовах маслянисті рідини, так звані N-нітрозамінами, але дана реакція в реальних завданнях ЄДІз хімії не зустрічається. Третичні аміни з азотистою кислотою не взаємодіють.
Повне згоряння будь-яких амінів призводить до утворення Вуглекислий газ, води та азоту:
Взаємодія з галогеналканами
Примітно, що така сама сіль виходить при дії хлороводню на більш заміщений амін. У нашому випадку, при взаємодії хлороводню з диметиламіном:
Отримання амінів:
1) Алкілювання аміаку галогеналканами:
У разі нестачі аміаку замість аміну виходить його сіль:
2) Відновлення металами (до водню в ряду активності) у кислому середовищі:
з подальшою обробкою розчину лугом для вивільнення вільного аміну:
3) Реакція аміаку зі спиртами при пропущенні їх суміші через нагрітий оксид алюмінію. Залежно від пропорцій спирт/амін утворюються первинні, вторинні або третинні аміни:
Хімічні властивості аніліну
Анілін - тривіальна назва амінобензолу, що має формулу:
Як можна бачити з ілюстрації, у молекулі аніліну аміногрупа безпосередньо з'єднана з ароматичним кільцем. У таких амінів, як було зазначено, основні властивості виражені набагато слабше, ніж в аміаку. Так, зокрема, анілін практично не реагує з водою та слабкими кислотами типу вугільної.
Взаємодія аніліну з кислотами
Анілін реагує з сильними та середньої сили неорганічними кислотами. При цьому утворюються солі феніламонію:
Взаємодія аніліну з галогенами
Як вже було сказано на початку цієї глави, аміногрупа в ароматичних амінах, втягнута в ароматичне кільце, що у свою чергу знижує електронну щільність на атомі азоту, і як наслідок збільшує її в ароматичному ядрі. Збільшення електронної щільності в ароматичному ядрі призводить до того, що реакції електрофільного заміщення, зокрема, реакції з галогенами протікають значно легше, особливо в орто- та параположеннях щодо аміногрупи. Так, анілін з легкістю вступає у взаємодію з бромною водою, утворюючи білий осад 2,4,6-триброманіліну:
Ця реакція є якісною на анілін і часто дозволяє визначити його серед інших органічних сполук.
Взаємодія аніліну з азотистою кислотою
Анілін реагує з азотистою кислотою, але через специфічність і складність цієї реакції в реальному ЄДІ з хімії вона не зустрічається.
Реакції алкілування аніліну
За допомогою послідовного алкілування аніліну по атому азоту галогенпохідними вуглеводнів можна отримувати вторинні та третинні аміни:
Хімічні властивості амінокислот
Амінокислотами називають сполуки в молекулах яких є два типи функціональних груп– аміно (-NH 2) та карбокси-(-COOH) групи.
Іншими словами, амінокислоти можна розглядати як похідні карбонових кислот, у молекулах яких один або кілька атомів водню заміщені на аміногрупи
Таким чином, загальну формулу амінокислот можна записати як (NH 2) x R(COOH) y , де x і y найчастіше дорівнюють одиниці або двом.
Оскільки в молекулах амінокислот є і аміногрупа та карбоксильна група, вони виявляють Хімічні властивостісхожі як амінів, і карбонових кислот.
Кислотні властивості амінокислот
Утворення солей з лугами та карбонатами лужних металів
Етерифікація амінокислот
Амінокислоти можуть вступати в реакцію етерифікації зі спиртами:
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O
Основні властивості амінокислот
1. Утворення солей при взаємодії з кислотами
NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl
2. Взаємодія з азотистою кислотою
NH 2 -CH 2 -COOH + HNO 2 → АЛЕ-CH 2 -COOH + N 2 + H 2 O
Примітка: взаємодія з азотистою кислотою протікає так само, як і з первинними амінами
3. Алкілювання
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I
4. Взаємодія амінокислот один з одним
Амінокислоти можуть реагувати один з одним, утворюючи пептиди – сполуки, що містять у своїх молекулах пептидний зв'язок –C(O)-NH-
При цьому слід зазначити, що у разі проведення реакції між двома різними амінокислотами, без дотримання деяких специфічних умов синтезу, одночасно протікає утворення різних дипептидів. Так, наприклад, замість реакції гліцину з аланіном вище, що призводить до гліцилананіну, може відбутися реакція, що призводить до аланілгліцину:
Крім того, молекула гліцину не обов'язково реагує з молекулою аланіну. Протікають також реакції пептизації між молекулами гліцину:
І аланіна:
Крім цього, оскільки молекули пептидів, що утворюються, як і вихідні молекули амінокислот містять аміногрупи і карбоксильні групи, самі пептиди можуть реагувати з амінокислотами та іншими пептидами, завдяки утворенню нових пептидних зв'язків.
Окремі амінокислоти використовуються для синтетичних поліпептидів або так званих поліамідних волокон. Так, зокрема, за допомогою поліконденсації 6-аміногексанової (ε-амінокапронової) кислоти в промисловості синтезують капрон:
Отримана в результаті цієї реакції капронова смола використовується для виробництва текстильних волокон і пластмас.
Утворення внутрішніх солей амінокислот у водному розчині
У водних розчинах амінокислоти існують переважно у вигляді внутрішніх солей - біполярних іонів (цвіттер-іонів).
