Organinės bazės – šis pavadinimas dažnai vartojamas chemijoje junginiams, kurie yra amoniako dariniai. Jo molekulėje vandenilio atomai pakeičiami angliavandenilių radikalais. Kalbame apie aminus – junginius, kurie atkartoja chemines amoniako savybes. Mūsų straipsnyje susipažinsime su bendra aminų formule ir jų savybėmis.

Molekulių sandara

Atsižvelgiant į tai, kiek vandenilio atomų yra pakeista angliavandenilių radikalais, išskiriami pirminiai, antriniai ir tretiniai aminai. Pavyzdžiui, metilaminas yra pirminis aminas, kuriame vandenilio rūšis buvo pakeista -CH3 grupe. Aminų struktūrinė formulė yra R-NH2 ir gali būti naudojama organinės medžiagos sudėčiai nustatyti. Antrinio amino pavyzdys būtų dimetilaminas, kurio forma yra tokia: NH2 -NH-NH2. Tretinių junginių molekulėse visi trys amoniako vandenilio atomai pakeisti angliavandenilių radikalais, pavyzdžiui, trimetilaminas turi formulę (NH 2) 3 N. Aminų struktūra turi įtakos jų fizinėms ir cheminėms savybėms.

Fizinės savybės

Aminų agregacijos būsena priklauso nuo radikalų molinės masės. Kuo jis mažesnis, tuo mažesnis medžiagos savitasis svoris. Žemesnes aminų klasės medžiagas sudaro dujos (pavyzdžiui, metilaminas). Jie turi ryškų amoniako kvapą. Vidutiniai aminai yra silpnai kvepiantys skysčiai, o junginiai, turintys didelę angliavandenilio radikalo masę, yra bekvapės kietosios medžiagos. Aminų tirpumas priklauso ir nuo radikalo masės: kuo jis didesnis, tuo mažiau tirpi medžiaga vandenyje. Taigi aminų struktūra lemia jų fizinę būseną ir savybes.

Cheminės savybės

Medžiagų charakteristikos daugiausia priklauso nuo amino grupės transformacijų, kuriose pagrindinis vaidmuo tenka jos vienišai elektronų porai. Kadangi aminų klasės organinės medžiagos yra amoniako dariniai, jos gali sukelti reakcijas, būdingas NH 3. Pavyzdžiui, junginiai ištirpsta vandenyje. Tokios reakcijos produktai bus medžiagos, pasižyminčios hidroksidų savybėmis. Pavyzdžiui, metilaminas, kurio atominė sudėtis atitinka bendrą sočiųjų aminų R-NH2 formulę, sudaro junginį su vandeniu - metilamonio hidroksidu:

CH 3 - NH 2 + H 2 O = OH

Organinės bazės reaguoja su neorganinėmis rūgštimis, o produktuose randama druska. Taigi, metilaminas su druskos rūgštimi suteikia metilamonio chloridą:

CH 3 -NH 2 + HCl -> Cl

Aminų, kurių bendroji formulė yra R-NH2, reakcijos su organinėmis rūgštimis vyksta amino grupės vandenilio atomą pakeičiant kompleksiniu rūgšties liekanos anijonu. Tai vadinamos alkilinimo reakcijomis. Kaip ir reaguojant su nitrito rūgštimi, acilo dariniai gali sudaryti tik pirminius ir antrinius aminus. Trimetilaminas ir kiti tretiniai aminai tokios sąveikos nesugeba. Taip pat pridurkime, kad alkilinimas analitinėje chemijoje naudojamas aminų mišiniams atskirti, jis taip pat yra kokybinė reakcija į pirminius ir antrinius aminus. Tarp ciklinių aminų anilinas vaidina svarbų vaidmenį. Jis išgaunamas iš nitrobenzeno, redukuojant pastarąjį vandeniliu, esant katalizatoriui. Anilinas yra žaliava plastikų, dažiklių, sprogstamųjų ir vaistinių medžiagų gamybai.

Tretinių aminų savybės

Tretiniai amoniako dariniai savo cheminėmis savybėmis skiriasi nuo mono- arba dipakaitų junginių. Pavyzdžiui, jie gali sąveikauti su halogenintais sočiųjų angliavandenilių junginiais. Dėl to susidaro tetraalkilamonio druskos. Sidabro oksidas reaguoja su tretiniais aminais, o aminai virsta tetraalkilamonio hidroksidais, kurie yra stiprios bazės. Aprotinės rūgštys, tokios kaip boro trifluoridas, gali sudaryti sudėtingus junginius su trimetilaminu.

Kokybinis pirminių aminų tyrimas

Reagentas, kuris gali būti naudojamas aptikti mono- arba di-pakeistus aminus, gali būti azoto rūgštis. Kadangi jis neegzistuoja laisvoje būsenoje, norint gauti jį tirpale, pirmiausia vyksta reakcija tarp praskiestos chlorido rūgšties ir natrio nitrito. Tada pridedamas ištirpęs pirminis aminas. Jo molekulės sudėtis gali būti išreikšta naudojant bendrą aminų formulę: R-NH 2. Šį procesą lydi nesočiųjų angliavandenilių molekulių atsiradimas, kurias galima nustatyti reaguojant su bromo vandeniu arba kalio permanganato tirpalu. Izonitrilo reakcija taip pat gali būti laikoma kokybine. Jame pirminiai aminai reaguoja su chloroformu aplinkoje, kurioje yra perteklinė hidroksilo grupės anijonų koncentracija. Dėl to susidaro izonitrilai, kurie turi nemalonų specifinį kvapą.

Antrinių aminų reakcijos su nitrito rūgštimi ypatumai

HNO 2 reagento gavimo technologija aprašyta aukščiau. Tada į tirpalą, kuriame yra reagentas, pridedamas organinis amoniako darinys, kuriame yra du angliavandenilių radikalai, pavyzdžiui, dietilaminas, kurio molekulė atitinka bendrąją antrinių aminų formulę NH 2 -R-NH 2. Reakcijos produktuose randame nitrojunginį: N-nitrozodietilaminą. Jei jis yra veikiamas chloro rūgšties, junginys suyra į pradinio amino chlorido druską ir nitrozilo chloridą. Taip pat pridurkime, kad tretiniai aminai nepajėgūs reaguoti su azoto rūgštimi. Tai paaiškinama tokiu faktu: nitrito rūgštis yra silpna rūgštis, o jos druskos, sąveikaudamos su aminais, turinčiais tris angliavandenilių radikalus, vandeniniuose tirpaluose visiškai hidrolizuojasi.

Gavimo būdai

Aminai, kurių bendroji formulė yra R-NH2, gali būti gaunami redukuojant junginius, kuriuose yra azoto. Pavyzdžiui, tai gali būti nitroalkanų redukcija, esant katalizatoriui – metaliniam nikeliui – kaitinant iki +50 ⁰C ir esant slėgiui iki 100 atm. Dėl šio proceso nitroetanas, nitropropanas arba nitrometanas paverčiami aminais. Šios klasės medžiagos taip pat gali būti gaunamos redukuojant nitrilo grupės junginius vandeniliu. Ši reakcija vyksta organiniuose tirpikliuose ir reikalauja nikelio katalizatoriaus. Jei metalinis natris naudojamas kaip reduktorius, šiuo atveju procesas atliekamas alkoholio tirpale. Pateiksime dar du būdus kaip pavyzdžius: halogenintų alkanų ir alkoholių aminavimą.

Pirmuoju atveju susidaro aminų mišinys. Alkoholių aminavimas atliekamas tokiu būdu: metanolio arba etanolio garų mišinys su amoniaku perleidžiamas per kalcio oksidą, kuris veikia kaip katalizatorius. Gauti pirminiai, antriniai ir tretiniai aminai paprastai gali būti atskirti distiliuojant.

Savo straipsnyje nagrinėjome azoto turinčių organinių junginių – aminų struktūrą ir savybes.

Aminų cheminės savybės.

Kadangi aminai, būdami amoniako dariniai, turi panašią į jį struktūrą (ty azoto atome turi vieną elektronų porą), jie pasižymi panašiomis savybėmis. Tie. aminai, kaip ir amoniakas, yra bazės, nes azoto atomas gali sudaryti elektronų porą ryšiams su elektronų trūkumo rūšimis per donoro-akceptoriaus mechanizmą (atitinka Lewiso baziškumo apibrėžimą).

I. Aminų kaip bazių (protonų akceptorių) savybės

1. Vandeniniai alifatinių aminų tirpalai pasižymi šarmine reakcija, nes kai jie sąveikauja su vandeniu, susidaro alkilamonio hidroksidai, panašūs į amonio hidroksidą:

CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH 3 + + OH −

Anilinas praktiškai nereaguoja su vandeniu.

Vandeniniai tirpalai yra šarminiai:

Protono ryšys su aminu, kaip ir su amoniaku, susidaro donoro-akceptoriaus mechanizmu dėl vienišos azoto atomo elektronų poros.

Alifatiniai aminai yra stipresnės bazės nei amoniakas, nes alkilo radikalai padidina elektronų tankį ant azoto atomo dėl + aš- efektas. Dėl šios priežasties azoto atomo elektronų pora laikosi ne taip tvirtai ir lengviau sąveikauja su protonu.

2. Sąveikaujant su rūgštimis aminai sudaro druskas:

C 6 H 5 NH 2 + HCl → (C 6 H 5 NH 3) Cl

fenilamonio chloridas

2CH 3 NH 2 + H 2 SO 4 → (CH 3 NH 3) 2 SO 4

metilo amonio sulfatas

Amino druskos yra kietos medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje ir blogai tirpsta nepoliniuose skysčiuose. Reaguojant su šarmais, išsiskiria laisvieji aminai:

Aromatiniai aminai yra silpnesnės bazės nei amoniakas, nes vieniša azoto atomo elektronų pora yra pasislinkusi link benzeno žiedo, konjuguodama su aromatinio žiedo π elektronais, o tai sumažina elektronų tankį ant azoto atomo (-M efektas). Atvirkščiai, alkilo grupė yra geras elektronų tankio donoras (+I efektas).

arba

Sumažėjus azoto atomo elektronų tankiui, sumažėja gebėjimas abstrahuoti protonus iš silpnų rūgščių. Todėl anilinas sąveikauja tik su stipriomis rūgštimis (HCl, H 2 SO 4), o jo vandeninis tirpalas nedažo lakmuso mėlynumo.

Amino molekulėse esantis azoto atomas turi vienišą elektronų porą, kuri pagal donoro-akceptoriaus mechanizmą gali dalyvauti formuojant ryšius.

anilino amoniakas pirminis aminas antrinis aminas tretinis aminas

elektronų tankis ant azoto atomo didėja.

Dėl to, kad molekulėse yra vienišos elektronų poros, aminai, kaip ir amoniakas, pasižymi pagrindinėmis savybėmis.

anilino amoniakas pirminis aminas antrinis aminas

pagrindinės savybės sustiprėja dėl radikalų tipo ir skaičiaus įtakos.

C6H5NH2< NH 3 < RNH 2 < R 2 NH < R 3 N (в газовой фазе)

II. Amino oksidacija

Aminai, ypač aromatiniai, lengvai oksiduojasi ore. Skirtingai nuo amoniako, jie gali užsidegti nuo atviros liepsnos. Aromatiniai aminai spontaniškai oksiduojasi ore. Taigi anilinas greitai paruduoja ore dėl oksidacijos.

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

III. Sąveika su azoto rūgštimi

Azoto rūgštis HNO 2 yra nestabilus junginys. Todėl jis naudojamas tik atrankos metu. HNO 2 susidaro, kaip ir visos silpnos rūgštys, veikiant jo druskai (nitritui) su stipria rūgštimi:

KNO 2 + HCl → HNO 2 + KCl

arba NO 2 − + H + → HNO 2

Reakcijos su azoto rūgštimi produktų struktūra priklauso nuo amino pobūdžio. Todėl ši reakcija naudojama atskirti pirminius, antrinius ir tretinius aminus.

· Pirminiai alifatiniai aminai sudaro alkoholius su HNO 2:

R-NH2 + HNO2 → R-OH + N2 + H2O

Didelę reikšmę turi pirminių aromatinių aminų diazotinimo reakcija, veikiant azoto rūgštimi, gaunama reaguojant natrio nitritui su druskos rūgštimi. Ir vėliau susidaro fenolis:

· Antriniai aminai (alifatiniai ir aromatiniai) veikiami HNO 2 virsta N-nitrozo dariniais (būdingo kvapo medžiagas):

R2NH + H-O-N=O → R2N-N=O + H2O

alkilnitrozaminas

· Reakcija su tretiniais aminais sukelia nestabilių druskų susidarymą ir neturi praktinės reikšmės.

IV. Ypatingos savybės:

1. Sudėtinių junginių su pereinamaisiais metalais susidarymas:

2. Alkilhalogenidų pridėjimas Aminai prideda halogenalkanų, kad susidarytų druska:

Apdorodami gautą druską šarmu, galite gauti laisvą aminą:

V. Aromatinis elektrofilinis pakeitimas aromatiniuose aminuose (anilino reakcija su bromo vandeniu arba azoto rūgštimi):

Aromatiniuose aminuose amino grupė palengvina pakeitimą benzeno žiedo orto ir para padėtyse. Todėl anilino halogeninimas vyksta greitai ir be katalizatorių, o benzeno žiede vienu metu pakeičiami trys vandenilio atomai, o baltos 2,4,6-tribromanilino nuosėdos nusėda:

Ši reakcija su bromo vandeniu naudojama kaip kokybinė anilino reakcija.

Šios reakcijos (brominimas ir nitrinimas) daugiausia susidaro orto- Ir pora- dariniai.

4. Aminų gamybos būdai.

1. Hoffmanno reakcija. Vienas iš pirmųjų pirminių aminų gamybos būdų buvo amoniako alkilinimas alkilhalogenidais:

Tai nėra geriausias būdas, nes gaunamas visų pakeitimo laipsnių aminų mišinys:

ir tt Ne tik alkilhalogenidai, bet ir alkoholiai gali veikti kaip alkilinimo agentai. Tam aukštoje temperatūroje aliuminio oksidu perpilamas amoniako ir alkoholio mišinys.

2. Zinino reakcija- patogus būdas gauti aromatinius aminus redukuojant aromatinius nitro junginius. Kaip reduktoriai naudojami: H 2 (ant katalizatoriaus). Kartais reakcijos metu tiesiogiai susidaro vandenilis, kurio metu metalai (cinkas, geležis) apdorojami praskiesta rūgštimi.

2HCl + Fe (lustai) → FeCl 2 + 2H

C6H5NO2 + 6[H]C6H5NH2 + 2H2O.

Pramonėje ši reakcija įvyksta, kai nitrobenzenas kaitinamas garais, kai yra geležies. Laboratorijoje vandenilis „išleidimo momentu“ susidaro reaguojant cinkui su šarmu arba geležiui su druskos rūgštimi. Pastaruoju atveju susidaro anilinio chloridas.

3. Nitrilų redukcija. Naudokite LiAlH 4:

4. Fermentinis aminorūgščių dekarboksilinimas:

5. Aminų naudojimas.

Aminai naudojami farmacijos pramonėje ir organinėje sintezėje (CH 3 NH 2, (CH 3) 2 NH, (C 2 H 5) 2 NH ir kt.); gaminant nailoną (NH 2 -(CH 2) 6 -NH 2 - heksametilendiaminas); kaip žaliava dažų ir plastikų (anilino), taip pat pesticidų gamybai.

Naudotų šaltinių sąrašas:

O.S. Gabrielyan ir kt., Chemija. 10 klasė. Profilio lygis: vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigoms; Bustardas, Maskva, 2005;
„Chemijos mokytojas“, redagavo A. S. Egorovas; „Feniksas“, Rostovas prie Dono, 2006 m.;
G. E. Rudzitis, F. G. Feldmanas. Chemija 10 klasė. M., Švietimas, 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

PASKAITOS TEMA: AMINAI IR AMINO ALKOHOLIAI

Klausimai:

Bendrosios charakteristikos: struktūra, klasifikacija, nomenklatūra.

Priėmimo būdai

Fizinės savybės

Cheminės savybės

Atskiri atstovai. Identifikavimo metodai.

Bendrosios charakteristikos: struktūra, klasifikacija, nomenklatūra

Aminai yra amoniako dariniai, kurių molekulėje vandenilio atomai pakeisti angliavandenilių radikalais.

Klasifikacija

1 – Aminai skiriami priklausomai nuo pakeistų amoniako vandenilio atomų skaičiaus:

– pirminis yra amino grupės amino grupė (–NH 2), bendroji formulė: R–NH2,

– antraeilis turi imino grupę (-NH),

bendroji formulė: R1 –NH–R2

– tretinis turi azoto atomą, bendroji formulė: R3 –N

Taip pat žinomi junginiai su ketvirtiniu azoto atomu: ketvirtinis amonio hidroksidas ir jo druskos.

2 – Priklausomai nuo radikalo struktūros, skiriami aminai:

- alifatinis (sotus ir nesotus)

– aliciklinis

– aromatinis (kurių šerdyje yra amino grupė arba šoninė grandinė)

– heterociklinis.

Nomenklatūra, aminų izomerija

1. Pagal racionaliąją nomenklatūrą aminų pavadinimai dažniausiai kilę iš juos sudarančių angliavandenilių radikalų pavadinimų pridedant galūnę - aminas : metilaminas CH 3 –NH 2, dimetilaminas CH 3 –NH–CH 3, trimetilaminas (CH 3) 3 N, propilaminas CH 3 CH 2 CH 2 –NH 2, fenilaminas C 6 H 5 – NH 2 ir kt.

2. Pagal IUPAC nomenklatūrą amino grupė laikoma funkcine grupe ir jos pavadinimas amino dedamas prieš pagrindinės grandinės pavadinimą:

Aminų izomerizmas priklauso nuo radikalų izomerijos.

Aminų gamybos metodai

Aminus galima paruošti įvairiais būdais.

A) Halogenalkilų poveikis amoniakui

2NH 3 + CH 3 I ––® CH 3 – NH 2 + NH 4 I

B) Katalizinis nitrobenzeno hidrinimas molekuliniu vandeniliu:

C 6 H 5 NO 2 ––® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O

nitrobenzeno kačių anilinas

B) Žemesniųjų aminų (C1-C4) gavimas alkilinant alkoholiais:

350 0 C, Al 2 O 3

R–OH + NH 3 –––––––––––® R–NH 2 +H 2 O

350 0 C, Al 2 O 3

2R–OH + NH 3 –––––––––––® R 2 –NH +2H 2 O

350 0 C, Al 2 O 3

3R–OH + NH 3 –––––––––––® R 3 –N + 3H 2 O

Aminų fizinės savybės

Metilaminas, dimetilaminas ir trimetilaminas yra dujos, viduriniai aminų grupės nariai yra skysčiai, o aukštesni – kietos medžiagos. Didėjant aminų molekulinei masei, didėja jų tankis, didėja virimo temperatūra, mažėja tirpumas vandenyje. Aukštesni aminai netirpsta vandenyje. Žemesni aminai turi nemalonų kvapą, šiek tiek primenantį sugedusios žuvies kvapą. Aukštesni aminai yra arba bekvapiai, arba turi labai silpną kvapą. Aromatiniai aminai yra bespalviai skysčiai arba kietos medžiagos, kurios turi nemalonų kvapą ir yra nuodingos.

Aminų cheminės savybės

Aminų cheminę elgseną lemia amino grupės buvimas molekulėje. Išoriniame azoto atomo elektronų apvalkale yra 5 elektronai. Amino molekulėje, kaip ir amoniako molekulėje, azoto atomas praleidžia tris elektronus, kad susidarytų trys kovalentiniai ryšiai, o du lieka laisvi.

Laisvosios elektronų poros buvimas ant azoto atomo suteikia jam galimybę prijungti protoną, todėl aminai yra panašūs į amoniaką, pasižymi pagrindinėmis savybėmis, sudaro hidroksidus ir druskas.

Druskos susidarymas. Aminai su rūgštimis suteikia druskas, kurios, veikiamos stiprios bazės, vėl suteikia laisvus aminus:

Aminai suteikia druskų net su silpna anglies rūgštimi:

Aminai, kaip ir amoniakas, turi pagrindines savybes dėl protonų jungimosi į silpnai disocijuojamą pakeistą amonio katijoną:

Kai aminas ištirpsta vandenyje, dalis vandens protonų sunaudojama katijonui susidaryti; Taigi tirpale atsiranda hidroksido jonų perteklius, o jo šarminių savybių pakanka lakmuso mėlynojo ir fenolftaleino tamsiai raudonos spalvos tirpalams nuspalvinti. Ribojančios serijos aminų šarmingumas kinta labai mažomis ribomis ir yra artimas amoniako šarmiškumui.

Metilo grupių poveikis šiek tiek padidina metilo ir dimetilamino šarmiškumą. Trimetilamino atveju metilo grupės jau trukdo susidariusio katijono solvatacijai ir mažina jo stabilizavimąsi, taigi ir baziškumą.

Amino druskos turėtų būti laikomos sudėtingais junginiais. Centrinis atomas juose yra azoto atomas, kurio koordinacinis skaičius yra keturi. Vandenilio arba alkilo atomai yra prijungti prie azoto atomo ir yra vidinėje sferoje; rūgšties liekana yra išorinėje sferoje.

Aminų acilinimas. Kai kurie organinių rūgščių dariniai (rūgščių halogenidai, anhidridai ir kt.) veikia pirminius ir antrinius aminus, susidaro amidai:

Antriniai aminai su azoto rūgštimi suteikia nitrozaminai- gelsvi skysčiai, šiek tiek tirpūs vandenyje:

Tretiniai aminai yra atsparūs praskiestos azoto rūgšties poveikiui (sunkesnėmis sąlygomis susidaro azoto rūgšties druskos, vienas iš radikalų atsiskiria ir susidaro nitrozoaminas).

Diaminai

Diaminai vaidina svarbų vaidmenį biologiniuose procesuose. Paprastai jie lengvai tirpsta vandenyje, turi būdingą kvapą, turi labai šarminę reakciją ir sąveikauja su CO 2 ore. Diaminai sudaro stabilias druskas su dviem ekvivalentais rūgšties.

Etilendiaminas (1,2-etandiaminas) H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 . Tai paprasčiausias diaminas; gali būti gaunamas veikiant amoniaką etileno bromidui:

Tetrametilendiaminas (1,4-butandiaminas) arba putrescinas, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 ir pentametilendiaminas (1,5-pentandiaminas) NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 arba kadaverinas. Jie buvo aptikti baltyminių medžiagų skilimo produktuose; susidaro dekarboksilinant diamino rūgštis ir vadinamos ptomaines(iš graikų kalbos - lavonas), anksčiau jie buvo laikomi „lavono nuodais“. Dabar nustatyta, kad pūvančių baltymų toksiškumą sukelia ne ptomainai, o kitų medžiagų buvimas.

Putrescinas ir kadaverinas susidaro dėl daugelio mikroorganizmų (pavyzdžiui, stabligės ir choleros sukėlėjų) ir grybelių gyvybinės veiklos; jų yra sūryje, skalsėse, musmirėse ir alaus mielėse.

Kai kurie diaminai naudojami kaip žaliava poliamido pluošto ir plastiko gamyboje. Taigi iš heksametilendiamino NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 buvo gautas labai vertingas sintetinis pluoštas - nailono(JAV) arba anid(Rusija).

Amino alkoholiai

Amino alkoholiai- mišrių funkcijų junginiai, kurių molekulėje yra amino ir hidroksi grupių.

Aminoetanolis(etanolaminas) HO-CH 2 CH 2 -NH 2 arba kolaminas.

Etanolaminas yra tirštas aliejinis skystis, visais atžvilgiais maišomas su vandeniu ir pasižymi stipriomis šarminėmis savybėmis. Kartu su monoetanolaminu taip pat gaunamas dietanolaminas ir trietanolaminas:

Cholinas yra įtrauktas lecitinai- į riebalus panašios medžiagos, labai paplitusios gyvūnų ir augalų organizmuose ir gali būti iš jų išskirtos. Cholinas yra kristalinė, labai higroskopiška masė, kuri lengvai tirpsta ore. Jis pasižymi stipriomis šarminėmis savybėmis ir lengvai sudaro druskas su rūgštimis.

Kai cholinas yra acilinamas acto anhidridu, jis susidaro cholino acetatas, taip pat vadinamas acetilcholinas:

Acetilcholinas atlieka itin svarbų biocheminį vaidmenį, nes yra tarpininkas (tarpininkas), perduodantis sužadinimą iš nervinių receptorių į raumenis.

Aminų klasifikacija yra įvairi ir priklauso nuo to, kuri struktūrinė savybė yra laikoma pagrindu.

Priklausomai nuo organinių grupių, prijungtų prie azoto atomo, skaičiaus, yra:

pirminiai aminai viena organinė grupė ant azoto RNH2

antriniai aminai dvi organinės grupės ant azoto R 2 NH, organinės grupės gali būti skirtingos R "R" NH

tretiniai aminai trys organinės grupės prie azoto R3N arba R"R"R""N

Atsižvelgiant į organinės grupės, susijusios su azotu, tipą, išskiriami alifatiniai CH 3 N6H 5 N

Pagal amino grupių skaičių molekulėje aminai skirstomi į monoaminus CH 3 NH 2, diaminus H 2 N(CH 2) 2 NH 2, triaminus ir kt.

Aminų nomenklatūra.

prie organinių grupių, susijusių su azotu, pavadinimo pridedamas žodis „aminas“, o grupės minimos abėcėlės tvarka, pavyzdžiui, CH 3 NHC 3 H 7 metilpropilaminas, CH 3 N (C 6 H 5) 2 metildifenilaminas. Taisyklės taip pat leidžia pavadinimą sudaryti remiantis angliavandeniliu, kuriame amino grupė laikoma pakaitalu. Šiuo atveju jo padėtis nurodoma naudojant skaitinį indeksą: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H(NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 3-aminopentanas (viršutiniai mėlyni skaitiniai indeksai rodo numeravimo tvarką). C atomai). Kai kuriems aminams buvo išsaugoti trivialūs (supaprastinti) pavadinimai: C 6 H 5 NH 2 anilinas (pavadinimas pagal nomenklatūros taisykles yra fenilaminas).

Kai kuriais atvejais naudojami nusistovėję pavadinimai, kurie yra iškraipyti teisingi pavadinimai: H 2 NCH 2 CH 2 OH monoetanolaminas (teisingai 2-aminoetanolis); (OHCH 2 CH 2) 2 NH dietanolaminas, teisingas pavadinimas yra bis(2-hidroksietil)aminas. Chemijoje gana dažnai sugyvena trivialūs, iškraipyti ir sisteminiai (sudaryti pagal nomenklatūros taisykles) pavadinimai.

Aminų fizinės savybės.

Pirmieji aminų serijos atstovai metilaminas CH 3 NH 2, dimetilaminas (CH 3) 2 NH, trimetilaminas (CH 3) 3 N ir etilaminas C 2 H 5 NH 2 yra dujiniai kambario temperatūroje, tada didėja jų skaičius. R atomų aminai tampa skysčiais, o grandinės ilgiui R padidėjus iki 10 C atomų kristalinės medžiagos. Aminų tirpumas vandenyje mažėja didėjant grandinės ilgiui R ir didėjant su azotu susijusių organinių grupių skaičiui (perėjimas prie antrinių ir tretinių aminų). Aminų kvapas primena amoniako kvapą aukštesni (su dideliu R) aminai yra praktiškai bekvapiai.

Aminų cheminės savybės.

Išskirtinis aminų gebėjimas prijungti neutralias molekules (pavyzdžiui, vandenilio halogenidai HHal, susidarant organinėms amonio druskoms, panašioms į amonio druskas neorganinėje chemijoje. Naujam ryšiui sudaryti azotas suteikia vienišą elektronų porą, veikiančią kaip donorą. Ryšio susidaryme dalyvaujantis H + protonas (iš vandenilio halogenido) atlieka akceptoriaus (imtuvo) vaidmenį, toks ryšys vadinamas donoru-akceptoriumi (1 pav. Susidaręs kovalentinis NH ryšys yra visiškai lygiavertis). amine esančios NH jungtys.

Tretiniai aminai taip pat prideda HCl, tačiau kaitinant susidariusią druską rūgšties tirpale ji suyra ir R atsiskiria nuo N atomo:

(C 2 H 5) 3 N+ HCl® [(C2H5)3 N H]Cl

[(C2H5) 3 N H]Cl® (C2H5) 2 N H + C 2 H 5 Cl

Palyginus šias dvi reakcijas, aišku, kad C 2 H 5 grupė ir H tarsi pasikeičia vietomis, todėl iš tretinio amino susidaro antrinis aminas.

Tirpdami vandenyje aminai tokiu pat būdu užfiksuoja protoną, todėl tirpale atsiranda OH jonų, kurie atitinka šarminės aplinkos susidarymą, kurį galima nustatyti naudojant įprastus indikatorius.

C2H5 N H 2 + H 2 O ® + + OH

Susidarius donoro-akceptoriaus ryšiui, aminai gali pridėti ne tik HCl, bet ir halogenalkilo RCl, taip suformuodami naują NR ryšį, kuris taip pat yra lygiavertis esamiems. Jei pradine medžiaga imsime tretinį aminą, gausime tetraalkilamonio druską (keturios R grupės viename N atome):

(C 2 H 5) 3 N+ C 2 H 5 I ® [(C 2 H 5) 4 N] aš

Šios druskos, ištirpusios vandenyje ir kai kuriuose organiniuose tirpikliuose, disocijuoja (suyra), sudarydamos jonus:

[(C2H5)4 N]I ® [(C 2 H 5) 4 N] + + aš

Tokie tirpalai, kaip ir visi tirpalai, kuriuose yra jonų, praleidžia elektros srovę. Tetraalkilamonio druskose halogenas gali būti pakeistas H O grupe:

[(CH3)4 N]Cl + AgOH ® [(CH 3) 4 N]OH + AgCl

Gautas tetrametilamonio hidroksidas yra stipri bazė, savo savybėmis panaši į šarmus.

Pirminiai ir antriniai aminai reaguoja su azoto rūgštimi HON=O, tačiau reaguoja skirtingai. Pirminiai alkoholiai susidaro iš pirminių aminų:

C2H5 N H2+H N O 2 ® C 2 H 5 OH + N 2 + H2O

Skirtingai nuo pirminių aminų, antriniai aminai su azoto rūgštimi sudaro geltonus, blogai tirpius nitrozaminus – junginius, kurių fragmentas >NN = O:

(C 2 H 5) 2 N H+H N O 2 ® (C 2 H 5) 2 N N=O + H2O

Tretiniai aminai nereaguoja su azoto rūgštimi įprastoje temperatūroje, todėl azoto rūgštis yra reagentas, leidžiantis atskirti pirminius, antrinius ir tretinius aminus.

Aminams kondensuojantis su karboksirūgštimis, susidaro rūgščių amidai – junginiai su C(O)N fragmentu

Dėl aminų kondensacijos su aldehidais ir ketonais susidaro vadinamosios Šifo bazės – junginiai, turintys N=C2 fragmentą.

Pirminiams aminams reaguojant su fosgenu Cl 2 C=O, susidaro junginiai su N=C=O grupe, vadinami izocianatais (2D pav., junginio su dviem izocianato grupėmis paruošimas).

Tarp aromatinių aminų garsiausias yra anilinas (fenilaminas) C 6 H 5 NH 2. Jo savybės panašios į alifatinius aminus, tačiau vandeniniuose tirpaluose šarmingumas nesudaro šarminės aplinkos. Kaip ir alifatiniai aminai, su stipriomis mineralinėmis rūgštimis gali sudaryti amonio druskas [C 6 H 5 NH 3 ] + Cl. Kai anilinas reaguoja su azoto rūgštimi (esant HCl), susidaro diazojunginys, turintis RN=N fragmentą, jis gaunamas joninės druskos, vadinamos diazonio druska, pavidalu (3A pav.). Taigi sąveika su azoto rūgštimi nevyksta taip, kaip alifatinių aminų atveju. Anilino benzeno žiedas turi aromatiniams junginiams būdingą reaktyvumą ( cm. AROMATIŠKUMAS), halogeninimo metu susidaro vandenilio atomai orto- Ir pora-padėtys amino grupėje pakeičiamos, todėl susidaro įvairaus pakeitimo laipsnio chloranilinai (3B pav.). Sieros rūgšties veikimas sukelia sulfoninimą pora-padėtyje prie amino grupės susidaro vadinamoji sulfanilo rūgštis (3B pav.).

Aminų paruošimas.

Kai amoniakas reaguoja su halogenalkilais, tokiais kaip RCl, susidaro pirminių, antrinių ir tretinių aminų mišinys. Gautas HCl šalutinis produktas jungiasi su aminais ir sudaro amonio druską, bet jei yra amoniako perteklius, druska suyra, todėl procesas vyksta iki ketvirtinių amonio druskų susidarymo (4A pav.). Skirtingai nuo alifatinių alkilhalogenidų, arilo halogenidai, pavyzdžiui, C6H5Cl, labai sunkiai reaguoja su amoniaku, sintezė įmanoma tik naudojant katalizatorius, kurių sudėtyje yra vario. Pramonėje alifatiniai aminai gaunami kataliziškai reaguojant alkoholiams su NH 3 esant 300-500 °C temperatūrai ir 1-20 MPa slėgiui, todėl susidaro pirminių, antrinių ir tretinių aminų mišinys (4B pav.).

Aldehidams ir ketonams sąveikaujant su skruzdžių rūgšties HCOOH 4 amonio druska, susidaro pirminiai aminai (4C pav.), o aldehidams ir ketonams reaguojant su pirminiais aminais (esant skruzdžių rūgščiai HCOOH) susidaro antriniai aminai (pav. 4D).

Nitro junginiai (turintys NO 2 grupę) redukuodami sudaro pirminius aminus. Šis metodas, kurį pasiūlė N. N. Zininas, mažai naudojamas alifatiniams junginiams, tačiau yra svarbus aromatinių aminų gamybai ir sudarė pramoninės anilino gamybos pagrindą (4D pav.).

Aminai retai naudojami kaip atskiri junginiai, pavyzdžiui, polietileno poliaminas [-C 2 H 4 NH-] naudojamas kasdieniame gyvenime. n(prekinis pavadinimas PEPA) kaip epoksidinių dervų kietiklis. Pagrindinis aminų panaudojimas yra tarpiniai produktai ruošiant įvairias organines medžiagas. Pagrindinis vaidmuo tenka anilinui, kurio pagrindu gaminamas platus anilino dažų asortimentas, o spalvinė „specializacija“ nustatoma jau pačiame anilino gavimo etape. Itin grynas anilinas be homologų pramonėje vadinamas „anilinu mėlynai“ (tai reiškia būsimų dažų spalvą). „Anilinas raudonai“ be anilino turi turėti mišinį orto- Ir pora-toluidinas (CH3 C6H4NH2).

Alifatiniai diaminai yra pradiniai junginiai poliamidų gamybai, pavyzdžiui, nailonas (2 pav.), kuris plačiai naudojamas pluoštų, polimerinių plėvelių, taip pat komponentų ir dalių mechanikos inžinerijoje (poliamido krumpliaračių) gamybai.

Iš alifatinių diizocianatų (2 pav.) gaunami poliuretanai, kurie turi techniškai svarbių savybių kompleksą: didelį stiprumą derinamą su elastingumu ir labai dideliu atsparumu dilimui (poliuretano batų padai), taip pat gerą sukibimą su įvairiomis medžiagomis (poliuretanu). klijai). Jie taip pat plačiai naudojami putų pavidalu (poliuretano putos).

Priešuždegiminiai vaistai sulfonamidai sintetinami remiantis sulfanilo rūgštimi (3 pav.).

Šviesai jautriose medžiagose fotokopijavimui naudojamos diazonio druskos (2 pav.), todėl galima gauti vaizdą aplenkiant įprastą sidabro halogeno fotografiją ( cm. JUODAS KOPIJAVIMAS).

Michailas Levitskis

Atsižvelgiant į angliavandenilių pakaitų pobūdį, aminai skirstomi į

Bendrosios aminų struktūros ypatybės

Kaip ir amoniako molekulėje, bet kurio amino molekulėje azoto atomas turi vienišą elektronų porą, nukreiptą į vieną iš iškreipto tetraedro viršūnių:

Dėl šios priežasties aminai, kaip ir amoniakas, turi reikšmingų pagrindinių savybių.

Taigi aminai, panašūs į amoniaką, grįžtamai reaguoja su vandeniu, sudarydami silpnas bazes:

Ryšys tarp vandenilio katijono ir azoto atomo amino molekulėje realizuojamas naudojant donoro-akceptoriaus mechanizmą dėl azoto atomo vienišos elektronų poros. Sotieji aminai yra stipresnės bazės, palyginti su amoniaku, nes tokiuose aminuose angliavandenilių pakaitalai turi teigiamą indukcinį (+I) poveikį. Šiuo atžvilgiu padidėja azoto atomo elektronų tankis, o tai palengvina jo sąveiką su H + katijonu.

Aromatiniai aminai, jei amino grupė yra tiesiogiai prijungta prie aromatinio žiedo, turi silpnesnes bazines savybes, palyginti su amoniaku. Taip yra dėl to, kad vieniša azoto atomo elektronų pora pasislenka link aromatinės benzeno žiedo π-sistemos, dėl to elektronų tankis ant azoto atomo mažėja. Savo ruožtu tai lemia pagrindinių savybių, ypač gebėjimo sąveikauti su vandeniu, sumažėjimą. Pavyzdžiui, anilinas reaguoja tik su stipriomis rūgštimis, bet praktiškai nereaguoja su vandeniu.

Sočiųjų aminų cheminės savybės

Kaip jau minėta, aminai grįžtamai reaguoja su vandeniu:

Vandeniniai aminų tirpalai sukelia šarminę reakciją dėl susidariusių bazių disociacijos:

Dėl stipresnių bazinių savybių sotieji aminai reaguoja su vandeniu geriau nei amoniakas.

Pagrindinės sočiųjų aminų savybės serijoje didėja.

Antriniai sotieji aminai yra stipresnės bazės nei pirminiai sotieji aminai, kurie savo ruožtu yra stipresnės bazės nei amoniakas. Kalbant apie pagrindines tretinių aminų savybes, jei kalbame apie reakcijas vandeniniuose tirpaluose, tai tretinių aminų pagrindinės savybės yra išreikštos daug blogiau nei antrinių aminų ir net šiek tiek blogiau nei pirminių. Taip yra dėl sterinių kliūčių, kurios labai paveikia amino protonavimo greitį. Kitaip tariant, trys pakaitai „blokuoja“ azoto atomą ir trukdo jo sąveikai su H + katijonais.

Sąveika su rūgštimis

Su rūgštimis reaguoja ir laisvieji sotieji aminai, ir jų vandeniniai tirpalai. Tokiu atveju susidaro druskos:

Kadangi pagrindinės sočiųjų aminų savybės yra ryškesnės nei amoniako, tokie aminai reaguoja net su silpnomis rūgštimis, tokiomis kaip anglies rūgštis:

Amino druskos yra kietos medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje ir blogai tirpsta nepoliniuose organiniuose tirpikliuose. Amino druskų sąveika su šarmais sukelia laisvųjų aminų išsiskyrimą, panašų į amoniako išstūmimą, kai šarmai veikia amonio druskas:

2. Pirminiai sotieji aminai reaguoja su azoto rūgštimi ir susidaro atitinkami alkoholiai, azotas N2 ir vanduo. Pavyzdžiui:

Būdingas šios reakcijos bruožas yra azoto dujų susidarymas, todėl jis yra kokybiškas pirminiams aminams ir naudojamas atskirti juos nuo antrinių ir tretinių. Pažymėtina, kad dažniausiai ši reakcija atliekama maišant aminą ne su azoto rūgšties tirpalu, o su azoto rūgšties druskos (nitrito) tirpalu ir po to į šį mišinį įpilant stiprios mineralinės rūgšties. Nitritams sąveikaujant su stipriomis mineralinėmis rūgštimis, susidaro azoto rūgštis, kuri vėliau reaguoja su aminu:

Antriniai aminai panašiomis sąlygomis duoda aliejinius skysčius, vadinamuosius N-nitrozaminus, tačiau ši reakcija nevyksta atliekant tikrus USE testus chemijoje. Tretiniai aminai nereaguoja su azoto rūgštimi.

Visiškai sudegus bet kokiems aminams susidaro anglies dioksidas, vanduo ir azotas:

Sąveika su halogenalkanais

Pažymėtina, kad lygiai tokia pati druska gaunama vandenilio chloridui veikiant labiau pakeistą aminą. Mūsų atveju, kai vandenilio chloridas reaguoja su dimetilaminu:

Aminų paruošimas:

1) Amoniako alkilinimas halogenalkanais:

Esant amoniako trūkumui, vietoj amino gaunama jo druska:

2) Redukcija metalais (aktyvumo serijoje iki vandenilio) rūgščioje aplinkoje:

po to tirpalas apdorojamas šarmu, kad išsiskirtų laisvas aminas:

3) Amoniako reakcija su alkoholiais, leidžiant jų mišinį per įkaitintą aliuminio oksidą. Priklausomai nuo alkoholio/amino proporcijų, susidaro pirminiai, antriniai arba tretiniai aminai:

Anilino cheminės savybės

Anilinas - trivialus aminobenzeno pavadinimas, kurio formulė:

Kaip matyti iš iliustracijos, anilino molekulėje amino grupė yra tiesiogiai prijungta prie aromatinio žiedo. Tokie aminai, kaip jau minėta, turi daug mažiau ryškių pagrindinių savybių nei amoniakas. Taigi, ypač anilinas praktiškai nereaguoja su vandeniu ir silpnomis rūgštimis, tokiomis kaip anglies rūgštis.

Anilino reakcija su rūgštimis

Anilinas reaguoja su stipriomis ir vidutinio stiprumo neorganinėmis rūgštimis. Tokiu atveju susidaro fenilamonio druskos:

Anilino reakcija su halogenais

Kaip jau buvo pasakyta pačioje šio skyriaus pradžioje, amino grupė aromatiniuose aminuose įtraukiama į aromatinį žiedą, o tai savo ruožtu sumažina elektronų tankį ant azoto atomo ir dėl to padidina jį aromatiniame žiede. Elektronų tankio padidėjimas aromatiniame žiede lemia tai, kad elektrofilinės pakeitimo reakcijos, ypač reakcijos su halogenais, vyksta daug lengviau, ypač orto ir para padėtyse amino grupės atžvilgiu. Taigi anilinas lengvai reaguoja su bromo vandeniu, sudarydamas baltas 2,4,6-tribromanilino nuosėdas:

Ši reakcija yra kokybiška anilinui ir dažnai leidžia jį identifikuoti tarp kitų organinių junginių.

Anilino reakcija su azoto rūgštimi

Anilinas reaguoja su azoto rūgštimi, tačiau dėl šios reakcijos specifiškumo ir sudėtingumo jo nėra tikrame vieningame valstybiniame chemijos egzamine.

Anilino alkilinimo reakcijos

Naudojant nuoseklų anilino alkilinimą prie azoto atomo halogenintais angliavandeniliais, galima gauti antrinius ir tretinius aminus:

Aminorūgščių cheminės savybės

Amino rūgštys yra junginiai, kurių molekulėse yra dviejų tipų funkcinės grupės – amino (-NH 2) ir karboksi- (-COOH) grupės.

Kitaip tariant, aminorūgštys gali būti laikomos karboksirūgščių dariniais, kurių molekulėse vienas ar keli vandenilio atomai pakeisti amino grupėmis.

Taigi bendrąją aminorūgščių formulę galima parašyti kaip (NH 2) x R(COOH) y, kur x ir y dažniausiai yra lygūs vienam arba dviem.

Kadangi aminorūgščių molekulėse yra ir amino grupė, ir karboksilo grupė, jų cheminės savybės yra panašios į aminus ir karboksirūgštis.

Aminorūgščių rūgštinės savybės

Druskų susidarymas su šarmais ir šarminių metalų karbonatais

Aminorūgščių esterifikacija

Aminorūgštys gali reaguoti esterindamos alkoholius:

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O

Pagrindinės aminorūgščių savybės

1. Druskų susidarymas sąveikaujant su rūgštimis

NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —

2. Sąveika su azoto rūgštimi

NH 2 -CH 2 -COOH + HNO 2 → HO-CH 2 -COOH + N 2 + H 2 O

Pastaba: sąveika su azoto rūgštimi vyksta taip pat, kaip ir su pirminiais aminais

3. Alkilinimas

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —

4. Aminorūgščių sąveika tarpusavyje

Aminorūgštys gali reaguoti viena su kita, sudarydamos peptidus – junginius, kurių molekulėse yra peptidinė jungtis –C(O)-NH-

Kartu reikia pastebėti, kad vykstant dviejų skirtingų aminorūgščių reakcijai, nesilaikant kai kurių specifinių sintezės sąlygų, skirtingų dipeptidų susidarymas vyksta vienu metu. Taigi, pavyzdžiui, vietoj glicino reakcijos su alaninu, dėl kurios susidaro glicilananinas, gali įvykti reakcija, sukelianti alanilgliciną:

Be to, glicino molekulė nebūtinai reaguoja su alanino molekule. Peptizacijos reakcijos taip pat vyksta tarp glicino molekulių:

Ir alaninas:

Be to, kadangi gautų peptidų molekulėse, kaip ir pirminėse aminorūgščių molekulėse, yra amino grupių ir karboksilo grupių, dėl naujų peptidinių jungčių susidarymo patys peptidai gali reaguoti su aminorūgštimis ir kitais peptidais.

Sintetiniams polipeptidams arba vadinamiesiems poliamido pluoštams gaminti naudojamos atskiros aminorūgštys. Taigi, ypač naudojant 6-aminoheksano (ε-aminokaprono) rūgšties polikondensaciją, nailonas sintetinamas pramonėje:

Gauta nailono derva naudojama tekstilės pluoštams ir plastikams gaminti.