Amins au intrat în viețile noastre complet pe neașteptate. Până de curând, acestea erau substanțe toxice, o coliziune cu care putea duce la moarte. Și acum, un secol și jumătate mai târziu, folosim în mod activ fibre sintetice, țesături, materiale de construcție și coloranți pe bază de amine. Nu, nu au devenit mai siguri, oamenii pur și simplu au putut să-i „îmblânzească” și să-i subjugă, obținând anumite beneficii pentru ei înșiși. Vom vorbi mai departe despre care.

Definiţie

Pentru determinarea calitativă și cantitativă a anilinei în soluții sau compuși se folosește o reacție, la sfârșitul căreia un precipitat alb sub formă de 2,4,6-tribromoanilină cade pe fundul eprubetei.

Amine în natură

Aminele se găsesc peste tot în natură sub formă de vitamine, hormoni și produse metabolice intermediare se găsesc atât în ​​organismul animalelor, cât și în plante. În plus, degradarea organismelor vii produce și amine medii, care în stare lichidă emit un miros neplăcut de saramură de hering. „Otrava cadaverică” descrisă pe scară largă în literatură a apărut tocmai datorită chihlimbarului specific aminelor.

Multă vreme, substanțele pe care le luam în considerare au fost confundate cu amoniacul din cauza mirosului lor similar. Dar la mijlocul secolului al XIX-lea, chimistul francez Wurtz a reușit să sintetizeze metilamină și etilamină și să demonstreze că atunci când sunt arse, acestea eliberează hidrocarburi. Aceasta a fost diferența fundamentală dintre compușii menționați și amoniac.

Producția de amine în condiții industriale

Întrucât atomul de azot din amine se află în cea mai scăzută stare de oxidare, reducerea compușilor care conțin azot este cea mai simplă și mai accesibilă modalitate de a le obține. Acest tip este utilizat pe scară largă în practica industrială datorită costului său scăzut.

Prima metodă este reducerea compușilor nitro. Reacția în care se formează anilina este numită de omul de știință Zinin și a fost efectuată pentru prima dată la mijlocul secolului al XIX-lea. A doua metodă este reducerea amidelor folosind hidrură de litiu aluminiu. Aminele primare pot fi, de asemenea, recuperate din nitrili. A treia opțiune este reacțiile de alchilare, adică introducerea grupărilor alchil în moleculele de amoniac.

Aplicarea aminelor

Prin ele însele, sub formă de substanțe pure, aminele sunt rareori folosite. Unul dintre rarele exemple este polietilen poliamina (PEPA), care în condiții casnice facilitează întărirea rășinii epoxidice. Practic, o amină primară, terțiară sau secundară este un produs intermediar în producerea diferitelor substanțe organice. Cea mai populară este anilina. Este baza unei palete mari de coloranți anilină. Culoarea pe care o obțineți în final depinde direct de materia primă selectată. Anilina pură produce o culoare albastră, dar un amestec de anilină, orto- și para-toluidină va fi roșu.

Aminele alifatice sunt necesare pentru a produce poliamide, cum ar fi nailonul și altele. Sunt utilizate în inginerie mecanică, precum și în producția de frânghii, țesături și filme. În plus, diizocianații alifatici sunt utilizați la fabricarea poliuretanilor. Datorită proprietăților lor excepționale (luminozitate, rezistență, elasticitate și capacitatea de a se atașa pe orice suprafață), sunt solicitate în construcții (spumă, lipici) și în industria încălțămintei (tălpi antiderapante).

Medicina este un alt domeniu în care se folosesc aminele. Chimia ajută la sintetizarea antibioticelor din grupa sulfonamidelor, care sunt utilizate cu succes ca medicamente de linia a doua, adică de rezervă. În cazul în care bacteriile dezvoltă rezistență la medicamentele esențiale.

Efecte nocive asupra corpului uman

Se știe că aminele sunt substanțe foarte toxice. Orice interacțiune cu acestea poate dăuna sănătății: inhalarea vaporilor, contactul cu pielea deschisă sau ingestia de compuși în organism. Moartea apare din lipsa de oxigen, deoarece aminele (în special anilina) se leagă de hemoglobina din sânge și o împiedică să capteze moleculele de oxigen. Simptomele alarmante sunt dificultăți de respirație, decolorarea albastră a triunghiului nazolabial și a vârfurilor degetelor, tahipnee (respirație rapidă), tahicardie, pierderea conștienței.

Daca aceste substante ajung pe zonele goale ale corpului, trebuie sa le indepartati rapid cu vata inmuiata in prealabil in alcool. Acest lucru trebuie făcut cât mai atent posibil pentru a nu crește zona de contaminare. Dacă apar simptome de otrăvire, ar trebui să consultați cu siguranță un medic.

Aminele alifatice sunt otravă pentru sistemele nervos și cardiovascular. Ele pot provoca deprimarea funcției hepatice, distrofie hepatică și chiar cancer de vezică urinară.

Pe baza naturii substituenților de hidrocarburi, aminele sunt împărțite în

Caracteristicile structurale generale ale aminelor

La fel ca în molecula de amoniac, în molecula oricărei amine atomul de azot are o pereche de electroni singura direcționată către unul dintre vârfurile tetraedrului distorsionat:

Din acest motiv, aminele, precum amoniacul, au proprietăți de bază exprimate în mod semnificativ.

Astfel, aminele, similare cu amoniacul, reacţionează reversibil cu apa, formând baze slabe:

Legătura dintre cationul de hidrogen și atomul de azot din molecula de amină se realizează folosind un mecanism donor-acceptor datorită perechii de electroni singuri a atomului de azot. Aminele saturate sunt baze mai puternice în comparație cu amoniacul, deoarece în astfel de amine, substituenții hidrocarburi au un efect inductiv pozitiv (+I). În acest sens, densitatea electronilor pe atomul de azot crește, ceea ce facilitează interacțiunea acestuia cu cationul H +.

Aminele aromatice, dacă gruparea amino este conectată direct la inelul aromatic, prezintă proprietăți de bază mai slabe în comparație cu amoniacul. Acest lucru se datorează faptului că perechea de electroni singuratică a atomului de azot este deplasată către sistemul π aromatic al inelului benzenic, în urma căruia densitatea electronilor pe atomul de azot scade. La rândul său, acest lucru duce la o scădere a proprietăților de bază, în special a capacității de a interacționa cu apa. De exemplu, anilina reacționează numai cu acizi tari, dar practic nu reacționează cu apa.

Proprietățile chimice ale aminelor saturate

După cum sa menționat deja, aminele reacționează reversibil cu apa:

Soluțiile apoase de amine au o reacție alcalină datorită disocierii bazelor rezultate:

Aminele saturate reacţionează cu apa mai bine decât amoniacul datorită proprietăţilor lor de bază mai puternice.

Proprietățile de bază ale aminelor saturate cresc în serie.

Aminele saturate secundare sunt baze mai puternice decât aminele saturate primare, care la rândul lor sunt baze mai puternice decât amoniacul. În ceea ce privește proprietățile de bază ale aminelor terțiare, dacă vorbim de reacții în soluții apoase, atunci proprietățile de bază ale aminelor terțiare sunt exprimate mult mai rău decât cele ale aminelor secundare, și chiar puțin mai proaste decât ale celor primare. Acest lucru se datorează obstacolelor sterice, care afectează semnificativ rata de protonare a aminei. Cu alte cuvinte, trei substituenți „blochează” atomul de azot și interferează cu interacțiunea acestuia cu cationii H +.

Interacțiunea cu acizii

Atât aminele saturate libere, cât și soluțiile lor apoase reacţionează cu acizii. În acest caz, se formează săruri:

Deoarece proprietățile de bază ale aminelor saturate sunt mai pronunțate decât cele ale amoniacului, astfel de amine reacționează chiar și cu acizi slabi, cum ar fi acidul carbonic:

Sărurile de amine sunt solide care sunt foarte solubile în apă și slab solubile în solvenți organici nepolari. Interacțiunea sărurilor de amine cu alcalii duce la eliberarea de amine libere, similar cu deplasarea amoniacului atunci când alcalii acționează asupra sărurilor de amoniu:

2. Aminele saturate primare reacţionează cu acidul azot pentru a forma alcoolii corespunzători, azot N2 şi apă. De exemplu:

O trăsătură caracteristică a acestei reacții este formarea de azot gazos și, prin urmare, este calitativ pentru aminele primare și este folosit pentru a le distinge de cele secundare și terțiare. Trebuie remarcat faptul că, cel mai adesea, această reacție este efectuată prin amestecarea aminei nu cu o soluție de acid azotic în sine, ci cu o soluție de sare de acid azot (nitrit) și apoi adăugarea unui acid mineral puternic la acest amestec. Când nitriții interacționează cu acizi minerali puternici, se formează acid azot, care reacţionează apoi cu amina:

Aminele secundare în condiții similare dau lichide uleioase, așa-numitele N-nitrozamine, dar această reacție nu apare în testele reale de USE în chimie. Aminele terțiare nu reacţionează cu acidul azot.

Arderea completă a oricăror amine duce la formarea de dioxid de carbon, apă și azot:

Interacțiunea cu haloalcanii

Este de remarcat faptul că exact aceeași sare se obține prin acțiunea clorurii de hidrogen asupra unei amine mai substituite. În cazul nostru, când clorura de hidrogen reacţionează cu dimetilamina:

Prepararea aminelor:

1) Alchilarea amoniacului cu haloalcani:

În caz de deficiență de amoniac, sarea acestuia se obține în loc de amine:

2) Reducerea de către metale (la hidrogen din seria de activitate) într-un mediu acid:

urmat de tratarea soluției cu alcali pentru a elibera amina liberă:

3) Reacția amoniacului cu alcoolii la trecerea amestecului lor prin oxid de aluminiu încălzit. În funcție de proporțiile alcool/amină, se formează amine primare, secundare sau terțiare:

Proprietățile chimice ale anilinei

Anilină - denumirea banală pentru aminobenzen, având formula:

După cum se poate vedea din ilustrație, în molecula de anilină gruparea amino este direct legată de inelul aromatic. În astfel de amine, așa cum sa menționat deja, proprietățile de bază sunt mult mai puțin pronunțate decât în ​​amoniac. Astfel, în special, anilina practic nu reacționează cu apa și acizii slabi, cum ar fi acidul carbonic.

Reacția anilinei cu acizii

Anilina reacționează cu acizii anorganici puternici și medii. În acest caz, se formează săruri de fenilamoniu:

Reacția anilinei cu halogenii

După cum sa spus deja la începutul acestui capitol, gruparea amino din aminele aromatice este atrasă în inelul aromatic, care la rândul său reduce densitatea electronilor pe atomul de azot și, ca urmare, o crește în inelul aromatic. O creștere a densității electronilor în inelul aromatic duce la faptul că reacțiile de substituție electrofilă, în special reacțiile cu halogeni, au loc mult mai ușor, în special în pozițiile orto și para față de gruparea amino. Astfel, anilina reacționează ușor cu apa de brom, formând un precipitat alb de 2,4,6-tribromoanilină:

Această reacție este calitativă pentru anilină și permite adesea identificarea acesteia printre alți compuși organici.

Reacția anilinei cu acidul azot

Anilina reacționează cu acidul azotat, dar datorită specificității și complexității acestei reacții, nu apare în examenul de stat unificat real în chimie.

Reacții de alchilare a anilinei

Utilizând alchilarea secvenţială a anilinei la atomul de azot cu hidrocarburi halogenate, pot fi obţinute amine secundare şi terţiare:

Proprietățile chimice ale aminoacizilor

Aminoacizi sunt compuși ale căror molecule conțin două tipuri de grupări funcționale - grupări amino (-NH 2) și grupări carboxi- (-COOH).

Cu alte cuvinte, aminoacizii pot fi considerați derivați ai acizilor carboxilici, în moleculele cărora unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu grupări amino.

Astfel, formula generală a aminoacizilor poate fi scrisă ca (NH 2) x R(COOH) y, unde x și y sunt cel mai adesea egale cu unul sau doi.

Deoarece moleculele de aminoacizi conțin atât o grupare amino, cât și o grupare carboxil, ele prezintă proprietăți chimice similare atât cu aminele, cât și cu acizii carboxilici.

Proprietățile acide ale aminoacizilor

Formarea sărurilor cu alcalii și carbonați de metale alcaline

Esterificarea aminoacizilor

Aminoacizii pot reacționa prin esterificare cu alcooli:

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

Proprietățile de bază ale aminoacizilor

1. Formarea sărurilor la interacțiunea cu acizii

NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —

2. Interacțiunea cu acidul azotat

NH2-CH2-COOH + HNO2 → HO-CH2-COOH + N2 + H2O

Notă: interacțiunea cu acidul azot are loc în același mod ca și cu aminele primare

3. Alchilare

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —

4. Interacțiunea aminoacizilor între ei

Aminoacizii pot reacționa între ei pentru a forma peptide - compuși care conțin în moleculele lor legătura peptidică -C(O)-NH-

Totodată, trebuie menționat că în cazul unei reacții între doi aminoacizi diferiți, fără respectarea unor condiții specifice de sinteză, se produce simultan formarea diferitelor dipeptide. Deci, de exemplu, în loc de reacția glicinei cu alanina de mai sus, care duce la glicylananină, poate apărea o reacție care duce la alanilglicină:

În plus, molecula de glicină nu reacționează neapărat cu molecula de alanină. Reacțiile de peptizare apar și între moleculele de glicină:

Si alanina:

În plus, deoarece moleculele peptidelor rezultate, ca și moleculele originale de aminoacizi, conțin grupări amino și grupări carboxil, peptidele în sine pot reacționa cu aminoacizi și alte peptide datorită formării de noi legături peptidice.

Aminoacizii individuali sunt utilizați pentru a produce polipeptide sintetice sau așa-numitele fibre de poliamidă. Astfel, în special, folosind policondensarea acidului 6-aminohexan (ε-aminocaproic), nailonul este sintetizat în industrie:

Rășina de nailon rezultată este folosită pentru a produce fibre textile și materiale plastice.

Formarea sărurilor interne ale aminoacizilor în soluție apoasă

În soluțiile apoase, aminoacizii există predominant sub formă de săruri interne - ioni bipolari (zwitterioni).

Clasificarea aminelor este variată și este determinată de ce caracteristică structurală este luată ca bază.

În funcție de numărul de grupe organice legate de atomul de azot, există:

amine primare o grupare organică pe azot RNH 2

amine secundare două grupe organice pe azot R 2 NH, grupări organice pot fi diferite R "R" NH

amine terţiare trei grupe organice pe azot R3N sau R"R"R""N

Pe baza tipului de grupare organică asociată cu azotul, se disting CH3N6H5N alifatici

Pe baza numărului de grupări amino din moleculă, aminele sunt împărțite în monoamine CH 3 NH 2, diamine H 2 N(CH 2) 2 NH 2, triamine etc.

Nomenclatura aminelor.

cuvântul „amină” se adaugă la denumirea grupelor organice asociate cu azotul, iar grupele sunt menționate în ordine alfabetică, de exemplu, CH 3 NHC 3 H 7 metilpropilamină, CH 3 N (C 6 H 5) 2 metildifenilamină. Regulile permit, de asemenea, alcătuirea numelui pe baza unei hidrocarburi în care gruparea amino este considerată ca substituent. În acest caz, poziția sa este indicată cu ajutorul unui index numeric: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H(NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 3-aminopentan (indicii numerici albaștri superiori indică ordinea de numerotare a atomii de C). Pentru unele amine s-au păstrat denumiri banale (simplificate): C 6 H 5 NH 2 anilină (denumirea conform regulilor de nomenclatură este fenilamină).

În unele cazuri, se folosesc denumiri consacrate, care sunt denumiri corecte distorsionate: H 2 NCH 2 CH 2 OH monoetanolamină (corect 2-aminoetanol); (OHCH 2 CH 2) 2 NH dietanolamină, numele corect este bis(2-hidroxietil)amină. Nume banale, distorsionate și sistematice (compilate după regulile nomenclaturii) coexistă destul de des în chimie.

Proprietățile fizice ale aminelor.

Primii reprezentanți ai unei serii de amine metilamina CH 3 NH 2, dimetilamina (CH 3) 2 NH, trimetilamina (CH 3) 3 N și etilamina C 2 H 5 NH 2 sunt gazoase la temperatura camerei, apoi cu creșterea numărului. a atomilor din R, aminele devin lichide, iar cu o creștere a lungimii lanțului R până la 10 atomi de C substanțe cristaline. Solubilitatea aminelor în apă scade pe măsură ce lungimea lanțului R crește și numărul de grupe organice asociate cu azotul crește (tranziție la amine secundare și terțiare). Mirosul de amine seamănă cu mirosul de amoniac (cu R mare) aminele sunt practic inodore.

Proprietățile chimice ale aminelor.

Capacitatea distinctivă a aminelor de a atașa molecule neutre (de exemplu, halogenuri de hidrogen HHal, cu formarea de săruri de organoamoniu, similare sărurilor de amoniu din chimia anorganică. Pentru a forma o nouă legătură, azotul oferă o pereche de electroni singuratic, acționând ca un donor. Protonul H + implicat în formarea legăturii (din halogenura de hidrogen) joacă rolul unui acceptor (receptor), o astfel de legătură se numește donor-acceptor (Fig. 1 Legătura covalentă NH rezultată este complet echivalentă). legăturile NH prezente în amină.

Aminele terțiare adaugă, de asemenea, HCI, dar când sarea rezultată este încălzită într-o soluție acidă, se descompune și R este scindat din atomul de azot:

(C2H5) 3 N+ HCI® [(C2H5)3 N H]CI

[(C2H5)3 N H]CI® (C2H5) 2 N H + C2H5CI

Când comparăm aceste două reacții, este clar că gruparea C2H5 și H par să se schimbe, ca urmare, dintr-o amină terțiară se formează o amină secundară.

Dizolvându-se în apă, aminele captează un proton în același mod, ca rezultat apar ionii OH în soluție, ceea ce corespunde formării unui mediu alcalin, care poate fi detectat cu ajutorul indicatorilor convenționali.

C2H5 N H2 + H2O® + + OH

Odată cu formarea unei legături donor-acceptor, aminele pot adăuga nu numai HCl, ci și haloalchil RCl, formând astfel o nouă legătură NR, care este, de asemenea, echivalentă cu cele existente. Dacă luăm ca materie primă o amină terțiară, obținem o sare de tetraalchilamoniu (patru grupări R pe un atom de azot):

(C2H5) 3 N+ C2H5I® [(C2H5)4 N]Eu

Aceste săruri, dizolvându-se în apă și în unii solvenți organici, se disociază (se dezintegrează), formând ioni:

[(C2H5)4 N]I® [(C2H5)4 N] + + I

Astfel de soluții, ca toate soluțiile care conțin ioni, conduc curentul electric. În sărurile de tetraalchilamoniu, halogenul poate fi înlocuit cu o grupare HO:

[(CH3)4 N]CI + AgOH® [(CH3)4 N]OH + AgCI

Hidroxidul de tetrametilamoniu rezultat este o bază puternică cu proprietăți similare cu alcalii.

Aminele primare și secundare reacţionează cu acidul azot HON=O, dar reacţionează în moduri diferite. Alcoolii primari sunt formați din amine primare:

C2H5 N H2+H N O2® C2H5OH+ N 2 +H20

Spre deosebire de aminele primare, aminele secundare formează nitrozamine galbene, slab solubile cu acid azotic - compuși care conțin fragmentul >NN = O:

(C2H5) 2 N H+H N O2® (C2H5)2 N– N=O + H2O

Aminele terțiare nu reacționează cu acidul azot la temperaturi obișnuite, astfel încât acidul azotat este un reactiv care permite să se facă distincția între aminele primare, secundare și terțiare.

Când aminele se condensează cu acizii carboxilici, se formează amide acide - compuși cu fragmentul C(O)N

Condensarea aminelor cu aldehide și cetone duce la formarea așa-numitelor baze Schiff - compuși care conțin fragmentul N=C2.

Când aminele primare interacționează cu fosgenul Cl 2 C=O, se formează compuși cu gruparea N=C=O, numiți izocianați (Fig. 2D, prepararea unui compus cu două grupări izocianat).

Dintre aminele aromatice, cea mai cunoscută este anilina (fenilamină) C 6 H 5 NH 2. Proprietățile sale sunt similare cu aminele alifatice, dar bazicitatea sa este mai puțin pronunțată în soluții apoase nu formează un mediu alcalin. Ca și aminele alifatice, poate forma săruri de amoniu [C 6 H 5 NH 3 ] + Cl cu acizi minerali puternici. Când anilina reacționează cu acidul azot (în prezența HCl), se formează un compus diazo care conține fragmentul RN=N se obține sub formă de sare ionică numită sare de diazoniu (Fig. 3A). Astfel, interacțiunea cu acidul azot nu se desfășoară în același mod ca și în cazul aminelor alifatice. Inelul benzenic din anilină are o reactivitate caracteristică compuşilor aromatici ( cm. AROMATICITATE), în timpul halogenării, atomi de hidrogen în orto- Și pereche-poziţiile la grupa amino sunt înlocuite, rezultând cloroaniline cu diferite grade de substituţie (Fig. 3B). Acțiunea acidului sulfuric duce la sulfonare în pereche-pozitia fata de grupa amino se formeaza asa numitul acid sulfanilic (Fig. 3B).

Prepararea aminelor.

Când amoniacul reacţionează cu haloalchilii, cum ar fi RCl, se formează un amestec de amine primare, secundare şi terţiare. Produsul secundar de HCI rezultat se combină cu aminele pentru a forma o sare de amoniu, dar dacă există un exces de amoniac, sarea se descompune, permițând procesului să treacă la formarea sărurilor de amoniu cuaternar (Fig. 4A). Spre deosebire de halogenurile de alchil alifatice, halogenurile de arii, de exemplu, C6H5CI, reacţionează cu amoniacul cu mare dificultate, sinteza este posibilă numai cu catalizatori care conţin cupru. În industrie, aminele alifatice se obțin prin reacția catalitică a alcoolilor cu NH 3 la 300-500 ° C și o presiune de 1-20 MPa, rezultând un amestec de amine primare, secundare și terțiare (Fig. 4B).

Când aldehidele și cetonele interacționează cu sarea de amoniu a acidului formic HCOOH 4, se formează amine primare (Fig. 4C), iar reacția aldehidelor și cetonelor cu aminele primare (în prezența acidului formic HCOOH) conduce la amine secundare (Fig. 4D).

Compușii nitro (conținând gruparea NO2) la reducere formează amine primare. Această metodă, propusă de N.N Zinin, este puțin utilizată pentru compușii alifatici, dar este importantă pentru producerea de amine aromatice și a stat la baza producției industriale de aniline (Fig. 4D).

Aminele sunt rareori utilizate ca compuși individuali, de exemplu, polietilenpoliamina [-C2H4NH-] este folosită în viața de zi cu zi. n(denumire comercială PEPA) ca întăritor pentru rășini epoxidice. Utilizarea principală a aminelor este ca produse intermediare în prepararea diferitelor substanțe organice. Rolul principal îi revine anilinei, pe baza căreia se produce o gamă largă de coloranți de anilină, iar „specializarea” culorii este stabilită deja în etapa de obținere a anilinei în sine. Anilina ultrapură fără omologi este numită în industrie „anilină pentru albastru” (adică culoarea viitorului colorant). „Anilină pentru roșu” trebuie să conțină, pe lângă anilină, un amestec orto- Și pereche-toluidină (CH3C6H4NH2).

Diaminele alifatice sunt compușii de pornire pentru producerea poliamidelor, de exemplu, nailonul (Fig. 2), care este utilizat pe scară largă pentru fabricarea fibrelor, filmelor polimerice, precum și a componentelor și pieselor în inginerie mecanică (angrenaje din poliamidă).

Din diizocianații alifatici (Fig. 2) se obțin poliuretani, care au un complex de proprietăți importante din punct de vedere tehnic: rezistență ridicată combinată cu elasticitate și rezistență foarte mare la abraziune (tălpi din poliuretan), precum și o bună aderență la o gamă largă de materiale (poliuretan). adezivi). De asemenea, sunt utilizate pe scară largă sub formă de spumă (spume poliuretanice).

Antiinflamatorii sulfonamidele sunt sintetizate pe baza de acid sulfanilic (Fig. 3).

Sărurile de diazoniu (Fig. 2) sunt utilizate în materialele fotosensibile pentru fotocopiere, ceea ce face posibilă obținerea unei imagini ocolind fotografia convențională cu halogenură de argint ( cm. COPIERE ÎN NEGRU).

Mihail Levitsky

Amine

Clasificare și nomenclatură

Aminele sunt derivați organici ai amoniacului, în molecula cărora unul, doi sau trei atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu radicali. Pe această bază ei disting primar (RNH 2), secundar (R2NH) şi terţiar (R 3 N) amine

În funcție de natura radicalului, aminele pot fi saturate sau aromatice, precum și aromatice saturate (metilamină, anilină și respectiv metianilină). Un radical ramificat poate fi asociat și cu un atom de azot (de exemplu, freacă butilamină) și policondensat, așa cum este demonstrat de exemplul de adamantilamină (aminoadamantan), care are un efect biologic și este utilizat în medicină

Conform principiilor nomenclaturii raționale, denumirea acestei clase de substanțe constă din denumirea radicalilor de la atomul de azot, numite amină.În denumirile aminelor primare conform nomenclaturii internaționale, atomul de azot al aminei primește numele ami-Dar, utilizat prin indicarea locației sale înaintea denumirii lanțului de hidrocarburi. Cu toate acestea, multe amine și-au păstrat numele triviale, de exemplu, anilină".

În plus față de gruparea amino, moleculele de substanțe organice pot conține și alți substituenți, cum este, de exemplu, cazul acidului sulfanilic. Atomul de azot al aminei poate fi de asemenea inclus în ciclul saturat. Printre aminele heterociclice saturate este o structură cu trei membri construită cu tensiune

etilenimina,

având un puternic efect mutagen. Inelul etilenimină face parte din moleculele unor medicamente. Inelele de tetrahidropirol și piperidină prezente în moleculele unui număr de alcaloizi (inclusiv nicotină și anabazină, vezi Secțiunea 20.4) sunt construite fără tensiune.

Cu participarea lor, precum și cu ajutorul inelului morfolin, se construiesc moleculele multor medicamente. Aminele aromatice heterociclice sunt, de exemplu, pirolul și piridina. În cele din urmă, gruparea amino poate fi, de asemenea, asociată cu un heterociclu, așa cum este ilustrat de exemplul adeninei (6-aminopurină), un fragment esențial al acizilor nucleici. Derivații de amoniac includ, de asemenea, substanțe organice care pot fi construite din săruri de amoniu sau hidroxidul acestuia prin înlocuirea tuturor celor patru atomi de hidrogen cu diverși radicali de hidrocarburi, așa cum se poate observa în exemplul hidroxidului de tetrametilamoniu:

Un alt exemplu de derivați de amoniu tetrasubstituit - baze de amoniu cuaternar sau sărurile acestora - este

neurină,

o substanță toxică formată în timpul degradarii țesutului animal.

Prezența unei perechi de electroni liberi de azot conferă aminelor proprietățile bazelor.

Prin urmare, o trăsătură caracteristică a aminelor este reacția cu acizii pentru a forma sărurile de amoniu corespunzătoare, așa cum se poate vedea din reacția pentru amina saturată primară:

În mod similar, sarea de anilină se formează din anilină, sarea de piridiniu se formează din piridină etc. Ca și amoniacul, aminele din soluții apoase creează un mediu alcalin, conform ecuației: Cantitativ, bazicitatea bazelor care conțin azot din mediul acvatic este reflectată de valoarea constantei de echilibru. (LA ) b (mai des folosesc valoarea (LA ) rK

yl/С а (ВН +), care caracterizează aciditatea acidului conjugat al unei baze date.

Cele mai puternice baze vor fi compușii care conțin un atom de azot în care perechea de azot singură este situată în orbital hibrid 5p 3 singuratic (amine alifatice, amoniac, aminoacizi), iar cei mai slabi vor fi cei în care această pereche este implicată în p. ,n conjugare (amide, pirol, piridină). Substituenții donatori de electroni, care includ grupări alchil, ar trebui să crească bazicitatea aminelor, deoarece cresc densitatea electronilor la atomul de azot. (LA = Da, metilamină Substituenții donatori de electroni, care includ grupări alchil, ar trebui să crească bazicitatea aminelor, deoarece cresc densitatea electronilor la atomul de azot. (LA (pK Substituenții donatori de electroni, care includ grupări alchil, ar trebui să crească bazicitatea aminelor, deoarece cresc densitatea electronilor la atomul de azot. (LA = 3.27) este o bază mai puternică decât amoniacul Substituenții donatori de electroni, care includ grupări alchil, ar trebui să crească bazicitatea aminelor, deoarece cresc densitatea electronilor la atomul de azot. (LA = 4,75) și dimetilamină 3.02) este o bază mai puternică decât metilamina. Cu toate acestea, la trecerea la trimetilamină, contrar așteptărilor, bazicitatea scade ușor

= 4,10). Motivul pentru aceasta este că, pe măsură ce numărul de substituenți de pe atomul de azot crește, apropierea protonului devine din ce în ce mai dificilă. Astfel, aici nu vorbim de influența electronică, ci de influența spațială a substituenților. Acest efect al substituenților se numește steric factor.

Aminele aromatice sunt baze mai slabe decât cele saturate datorită efectului de atragere de electroni al inelului aromatic. Prin urmare, bazicitatea piridinei este, de asemenea, scăzută.

Este interesant de observat că efectul puternic de atragere de electroni exercitat de inelul pirolic asupra atomului de azot duce la o slăbire a legăturii N-H, datorită căreia pirolul este capabil să prezinte proprietățile unui acid slab. Substituenții donatori de electroni, care includ grupări alchil, ar trebui să crească bazicitatea aminelor, deoarece cresc densitatea electronilor la atomul de azot. O = 17,5).

Sub influența unui metal activ precum potasiul, poate fi preparată sarea sa de potasiu, pirol-potasiu.

Proprietățile acide ale legăturii N-H a inelului pirol explică, în special, capacitatea porfinei și a derivaților săi naturali de a forma săruri cu cationi metalici. Două inele de pirol ale moleculei porfirinei sunt coordonate cu cationul datorită perechilor de electroni ale atomilor lor de azot, iar celelalte două sunt coordonate prin înlocuirea atomilor de hidrogen, ca și molecula de pirol însăși în timpul formării pirol-potasiului. Aceste săruri sunt clorofila și hemoglobina.

I. După numărul de radicali de hidrocarburi din molecula de amină:

Amine primare R-NH2

(derivați ai hidrocarburilor în care atomul de hidrogen este înlocuit cu o grupare amino -NH2),

Amine secundare R-NH-R"

II. După structura radicalului de hidrocarbură:

Alifatic, de exemplu: C2H5-NH2etilamină

Amine primare finale

Formula generală Cn H2n+1 NH2 (n ≥ 1); sau C n H 2n+3 N (n ≥ 1)

Nomenclatură

Denumirile aminelor (în special secundare și terțiare) sunt de obicei date conform nomenclaturii radical-funcționale, listând radicalii în ordine alfabetică și adăugând numele clasei - amină. Denumirile aminelor primare conform nomenclaturii substitutive sunt alcătuite din denumirea hidrocarburii părinte și sufixul - amină.

CH3-NH2 metaneamină (metilamină)

CH3-CH2-NH2etanamină (etilamină)

Aminele primare sunt adesea denumite derivați ai hidrocarburilor, în moleculele cărora unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu grupări NH2 amino. Gruparea amino este considerată ca un substituent, iar locația sa este indicată printr-un număr la începutul numelui. De exemplu:

H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-NH21,4-diaminobutan.

Anilina (fenilamină) C 6 H 5 NH 2 în conformitate cu această metodă se numește aminobenzen.

Serii omoloage de amine saturate

CH 3 NH 2 - metilamină (amină primară), (CH 3) 2 NH - dimetilamină (amină secundară), (CH 3) 3 N - trimetilamină (amină terțiară), etc.

Izomerie

Izomerie structurală

Schelet de carbon, începând cu C 4 H 9 NH 2:

Pozițiile grupării amino, începând cu C3H7NH2:

Izomeria grupării amino asociată cu o modificare a gradului de substituție a atomilor de hidrogen cu azot:

Izomerie spațială

Izomeria optică este posibilă, începând cu C 4 H 9 NH 2:

Izomerii optici (oglindă) sunt izomeri spațiali, ale căror molecule sunt legate între ele ca obiect și o imagine în oglindă incompatibilă (cum ar fi mâinile stângi și drepte).

Proprietăți fizice

Aminele limitatoare inferioare sunt substanțe gazoase; membrii mijlocii ai seriei omoloage sunt lichide; aminele superioare sunt solide. Metilamina are un miros de amoniac, alte amine inferioare au un miros neplăcut ascuțit, care amintește de mirosul de saramură de hering.

Aminele inferioare sunt foarte solubile în apă pe măsură ce radicalul de hidrocarbură crește, solubilitatea aminelor scade. Aminele se formează în timpul descompunerii reziduurilor organice care conțin proteine. O serie de amine se formează în corpurile umane și animale din aminoacizi (amine biogene).

Proprietăți chimice

Aminele, ca și amoniacul, prezintă proprietăți pronunțate ale bazelor, care se datorează prezenței în moleculele de amine a unui atom de azot care are o pereche de electroni singură.

1. Interacțiunea cu apa

Soluțiile de amine în apă au o reacție alcalină.

2. Interacțiunea cu acizii (formarea sărurilor)

Aminele sunt eliberate din sărurile lor sub acțiunea alcalinelor:

CI + NaOH → CH3CH2NH2 + NaCI + H2O

3. Arderea aminelor

4CH 3 NH 2 + 9O 2 → 4CO 2 + 10H 2 O + 2N 2

4. Reacția cu acidul azot (diferența dintre aminele primare și aminele secundare și terțiare)

Sub influența HNO2, aminele primare sunt transformate în alcooli cu eliberarea de azot:

C 2 H 5 NH 2 + HNO 2 → C 2 H 5 OH + N 2 + H 2 O

Metode de obținere

1. Interacțiunea haloalcanilor cu amoniacul

CH3Br + 2NH3 → CH3NH2 + NH4Br

2. Interacțiunea alcoolilor cu amoniacul

(În practică, aceste reacții produc un amestec de amine primare, secundare, terțiare și o sare de bază de amoniu cuaternar.)