Amines nazývajú sa deriváty amoniaku, v ktorých je jeden, dva alebo tri atómy vodíka nahradené uhľovodíkovými radikálmi.
V závislosti od počtu uhľovodíkových radikálov existujú primárny , sekundárne a terciárne amíny. Existujú tiež kvartérne amóniové soli a dôvodov , čo sú deriváty amónneho iónu, v ktorom sú všetky štyri atómy vodíka nahradené organickými radikálmi. Podľa povahy radikálu sa amíny delia na alifatické a aromatické.
Pre amíny, názvy na základe radikálne funkčné , a nie podľa náhradnej nomenklatúry.
rodový názov amíny Termín "amíny" označuje zlúčeniny RNH2, RR"NH a RR"R"N, ktoré sú primárnymi, sekundárnymi a terciárnymi amínmi, v širšom zmysle, amíny tiež zahŕňajú zlúčeniny obsahujúce v cykle skupinu -NH-.
tituly primárne amíny utvorené pridaním prípony -amín k názvu radikálu R (metóda a) alebo na názov nadradenej štruktúry (metóda b). Takže zlúčenina CH3CH2CH2NH2 sa bude nazývať propylamín (a) alebo propánamín-1 (b). spôsob a zvyčajne používané pre deriváty jednoduchých zlúčenín a spôsob b - pre zložité cyklické zlúčeniny. Tým spôsobom a uplatňuje sa princíp substitúcie atómu vodíka v molekule amoniaku, ktorý je formálne materskou štruktúrou. V podstate je podobný princípu radikálno-funkčného názvoslovia, ale v pravidlách IUPAC označuje náhradu.
V prípadoch, keď skupina -NH2 nie je najstaršia, označuje sa predponou amino -:
Niektoré amíny sa zachovajú triviálne tituly:
Primárne diamíny a polyamíny, v ktorých sú všetky aminoskupiny pripojené k alifatickému reťazcu alebo cyklickému jadru, sa nazývajú pridaním prípon - diamín , -triamín atď. k názvu základnej štruktúry alebo polyvalentného radikálu. Triviálny názov „benzidín“ zostáva zachovaný.
symetrické sekundárne a terciárne amíny volané pridaním násobiacich predpôn di- alebo tri- k názvom alkylových radikálov s príponou -amín. Nesymetrické zlúčeniny sa nazývajú L-substituované deriváty primárnych amínov a zlúčenina so zložitejším radikálom sa považuje za počiatočný primárny amín:
Amínové radikály RNH-, R2N-, RR"N- sa nazývajú substituované aminoskupiny alebo sa k triviálnym názvom amínov pridáva písmeno o:
Nižšie alifatické amíny sú plyny alebo kvapaliny so zápachom podobným amoniaku. Vyššie homológy alifatických amínov a aromatických amínov sú buď kvapaliny alebo pevné látky. Amíny tvoria slabé vodíkové väzby a nestabilné asociácie, preto sú ich teploty varu nižšie ako u alkoholov a karboxylových kyselín s rovnakým počtom atómov uhlíka, ale vyššie ako u aldehydov alebo éterov. Nižšie alifatické amíny sú vysoko rozpustné vo vode, s nárastom počtu uhľovodíkových radikálov a ich dĺžky rozpustnosť klesá. Aromatické amíny sú zle rozpustné vo vode.
zástupcovia.
anilín - C 6 H 5 NH 2 - bezfarebná kvapalina mierneho zápachu podobná vôni benzénu, pri státí na vzduchu rýchlo oxiduje a získava žltohnedú farbu a nepríjemný zápach. Jedovatý.
Viac ako polovica vyrobeného anilínu sa minie na výrobu stabilizátorov a urýchľovačov vulkanizácie gumy. Jeho druhou najdôležitejšou oblasťou použitia je výroba izokyanátov používaných na výrobu polyuretánov. Používajú sa aj pri výrobe farbív rôznych tried, liekov, fotografických materiálov a prípravkov na ochranu rastlín. U nás sa anilín používa na výrobu kaprolaktámu.
N-metylanilín(monometylanilín) - C 6 H 5 NHCH 3 - je žltá olejovitá kvapalina s hustotou 0,98 g / cm 3, rozpustná v benzínoch, alkoholoch a éteroch. Hlavnou úlohou monometylanilínu je získať potrebné detonačné vlastnosti benzínu pri jeho výrobe. Navyše, keď sa pridáva do paliva, reguluje sa oktánové číslo produktu a jeho šetrnosť k životnému prostrediu.
Dimetylanilín - C 6 H 5 N (CH 3) 2 - terciárny mastný aromatický amín, bezfarebná kvapalina. Používa sa pri výrobe polyesterových živíc a pri organickej syntéze. Dimetylanilín sa používa pri syntéze farbív (malachitová zeleň, metylénová modrá atď.), výbušnín atď.
toluidíny - CH 3 C 6 H 4 NH 2 - bezfarebné kryštalické zlúčeniny so zvláštnym zápachom, na vzduchu rýchlo oxidujú a tmavnú. Získava sa redukciou nitrotoluénov. Používa sa pri výrobe farbív rôznych tried (trifenylmetán, azofarbivá, tiazín, síra), ako aj na výrobu krezolov. Toluidíny, podobne ako niektoré iné aromatické amíny, sú jedovaté a karcinogénne.
fenetidíny (etoxyanilíny, aminofenetoly) - NH 2 -C 6 H 4 -OC 2 H 3 (orto-, para- a meta-) - sú kvapaliny. Používa sa pri výrobe azotolov; n-fenetidín sa používa aj pri syntéze liečiv (fenacetín, rivanol). Fenetidíny spôsobujú otravu kontaktom s pokožkou a vdýchnutím výparov, ovplyvňujú pečeň a obličky.
difenylamín ((N-fenyl)-anilín) - (C 6 H 5) 2 NH - bezfarebné kryštály, na svetle tmavnúce. Difenylamín je počiatočný produkt pri výrobe antioxidantov pre polyméry; stabilizátor a flegmatizátor pre tepelnú odolnosť a odolnosť voči poveternostným vplyvom nitrátov celulózy, vrátane pyroxylínových práškov; medziprodukt pri syntéze triarylmetánu a azofarbív, insekticídy; inhibítor korózie mäkkej ocele. Používa sa v analytickej chémii na detekciu iónov ako redoxný indikátor.
Spektrálne charakteristiky.
IR spektroskopia . Poloha absorpčných pásov aminoskupín v spektre je určená podmienkami záznamu spektier (v tuhej forme, kvapalnom skupenstve, v roztokoch alebo plynnej fáze) a závisí od toho, či je aminoskupina voľná (neasociovaná), resp. či sa podieľa na tvorbe medzi- a intramolekulárnych vodíkových väzieb.
Absorpčné pásy spôsobené naťahovacími vibráciami N-H väzieb sa objavujú v IČ spektrách v oblasti 3500-3200 cm-1. Primárne amíny majú dva absorpčné pásy. Vyššia frekvencia je spôsobená asymetrickými N-H naťahovacími vibráciami, nižšia frekvencia je spôsobená symetrickými. V spektrách amínov v zriedených roztokoch v inertných rozpúšťadlách sú tieto dva úzke pásy pozorované pri 3500 a 3400 cm-1. Sekundárne amíny majú jeden absorpčný pás zodpovedajúci NH naťahovacím vibráciám. Pre alifatické amíny v inertných rozpúšťadlách sa pozoruje v oblasti 3350-3310 cm -1, v spektrách zmiešaných amínov Ar-NH-Alk sa absorpčný pás NH nachádza pri vyšších frekvenciách 3450 cm -1.
Ak sa aminoskupina podieľa na inter- alebo intramolekulárnej vodíkovej väzbe (v pevnom alebo kvapalnom stave, v koncentrovaných roztokoch), potom sa absorpčné pásy NH naťahovacích vibrácií posúvajú na nízkofrekvenčnú stranu. Tento posun však nie je až taký výrazný. Pridružené primárne amíny poskytujú absorpčné pásy v oblastiach 3420-3330 cm-1 (v asNH2) a 3330-3250 cm-1 (vsNH2), sekundárne - v oblasti 3300-3150 cm-1. Pri neúplnej asociácii je možné súčasne pozorovať pásy voľných a asociovaných aminoskupín, preto v oblasti 3500-3200 cm-1 môžu byť viac ako dva pásy charakteristické pre primárne amíny a viac ako jeden pás charakteristický pre sekundárne tie.
Deformačné vibrácie aminoskupiny sú pozorované v oblasti 1650-1500 a 950-650 cm-1. Primárne amíny majú absorpčné pásy plošných deformačných vibrácií s priemernou intenzitou 1650-1580 cm -1 , sekundárne - slabá intenzita v rozsahu 1600-1500 cm -1 . Pri vytváraní vodíkových väzieb sa zvyšujú frekvencie deformačných vibrácií.
Amíny majú tiež C-N napínacie absorpčné pásy. V alifatických amínoch tieto vibrácie zodpovedajú absorpcii v oblasti 1250-1020 cm -1 strednej intenzity, v aromatických amínoch - intenzívnej absorpcii vo frekvenčnom rozsahu 1340-1260 cm -1.
Interakcia amínov s kyselinami spôsobuje silné zmeny v spektrách. V soliach primárnych amínov zodpovedajú vibrácie N-H širokému silnému pásu v oblasti 3100-2600 cm-1. Soli sekundárnych a terciárnych amínov majú intenzívnu absorpciu v oblasti 2700-2250 cm-1. Amínové soli možno ďalej identifikovať ohybovými vibráciami. Soli primárnych amínov absorbujú v rozmedzí 1600-1575 a 1550-1500 cm-1, soli sekundárnych amínov - v rozmedzí 1620-1560 cm-1.
PMR spektroskopia . Signály protónov skupiny NH alifatických a cyklických amínov sú pozorované v rozsahu 0,5-3,0 ppm, aromatické amíny - pri 3,0-5,0 ppm. Keďže amíny môžu vytvárať vodíkové väzby, poloha signálov závisí od koncentrácie amínu, charakter rozpúšťadla a teplota. Protóny skupiny NH je možné vymeniť za deutérium a po pridaní D 2 O do vzorky ťažkej vody tieto signály zmiznú.
Aminoskupina, ktorá je v konjugácii s benzénovým kruhom, zvyšuje hustotu elektrónov v orto- a pár -pozície kruhu, čo vedie k skríningu zodpovedajúcich protónov a zmiešaniu ich signálov v silnejšom poli v porovnaní s benzénom. V PMR spektrách amínov sú signály aromatických protónov komplexné multiplety.
Elektronická spektroskopia . Alifatické amíny v UV a viditeľnej oblasti neabsorbujú . Konjugácia aminoskupín s benzénový kruh vedie k výraznému batochrómnemu posunu absorpčných pásov benzénu so zvýšením ich intenzity. Predpokladá sa, že spolu s lokálnym π → π * prechodom benzénového kruhu k tejto absorpcii prispieva prechod s prenosom náboja z donorovej skupiny na kruh (anilín. Anilín v blízkej UV oblasti má dva absorpčné pásy - 230 nm a 280 nm.
Amíny: acidobázické vlastnosti; nukleofilné vlastnosti - alkylačné reakcie amínov a amoniaku, kvartérne amóniové soli, otváranie -oxidový cyklus amínmi za vzniku aminoalkoholov.
Chemické vlastnosti.
V molekulách alifatických amínov je atóm dusíka v stave sp 3 -hybridizácia, takže majú podobne ako amoniak pyramídovú konfiguráciu. Napríklad uhly väzby C-N-C v trimetylamíne sú 108° a sú veľmi blízke uhlom H-N-H v molekule amoniaku.
Teoreticky môžu sekundárne a terciárne amíny s rôznymi uhľovodíkovými radikálmi existovať ako enantioméry, ale konvenčné alifatické a aromatické amíny ešte neboli izolované ako jednotlivé enantioméry. Je to spôsobené tým, že molekuly amoniaku a amínu neustále podliehajú pyramídovej inverzii, čo by sa malo považovať za rýchlu zmenu konfigurácie. Inverzia sa vykonáva cez trigonálny prechodový stav (v strede diagramu):
V molekulách aromatických amínov je osamotený elektrónový pár atómu dusíka konjugovaný π -elektróny aromatického kruhu, v dôsledku čoho sa výrazne zníži amplitúda, s ktorou dochádza k pyramidálnej inverzii.
Kvartérne amóniové soli so štyrmi rôznymi radikálmi je možné rozdeliť na jednotlivé enantiomérne formy, t.j. tieto formy sú konfiguračne stále. Takže alylbenzylmetylfenylamóniumjodid je izolovaný ako jednotlivé enantioméry, z ktorých každý má optickú aktivitu:
Základné vlastnosti.
Amíny, podobne ako amoniak, vykazujú základné vlastnosti, čo je spôsobené prítomnosťou atómu dusíka v ich molekulách s nezdieľaným párom elektrónov. Pri reakcii s kyselinami sa amíny premieňajú na amónne soli :
Amínové soli sú na rozdiel od iných óniových solí hydrolyticky stabilné, ľahko rozpustné vo vode, ľahko kryštalizujú z vodných roztokov a spravidla sú stabilnejšie ako voľné zásady. Mnohé liečivé látky patriace do triedy amínov sa používajú vo forme solí s minerálnymi a menej často organickými kyselinami.
Alifatické amíny - silné základy . Vodné roztoky amínov majú podľa lakmusu zásadité prostredie:
Dá sa predpokladať, že terciárne amíny s tromi alkylovými substituentmi s +I-efektom budú silnejšie bázy ako sekundárne a primárne amíny. Avšak stérické faktory, ktoré určujú dostupnosť hlavného centra pre protónový útok, majú opačný účinok. Čím viac radikálov má atóm dusíka a čím sú rozvetvenejšie, tým silnejší je osamotený pár elektrónov atómu dusíka tienený a jeho interakcia s protónom je ťažšia. Preto by najsilnejšími zásadami mali byť primárne a sekundárne amíny s relatívne krátkymi a nerozvetvenými radikálmi. Solvácia (interakcia molekuly rozpustenej látky s molekulami rozpúšťadla) má na zásaditosť podobný vplyv ako stérické faktory, keďže so zvýšením počtu a rozvetvením uhľovodíkových radikálov sa schopnosť substituovaného amónneho katiónu (konjugovanej kyseliny) viazať molekuly rozpúšťadla klesá.
Mnohé experimentálne údaje nezapadajú do relatívne jednoduchých schém načrtnutých vyššie. Čisto špekulatívne uvažovanie teda nemôže slúžiť ako spoľahlivý základ na predpovedanie relatívnej zásaditosti alifatických amínov. V praxi sa možno riadiť skutočnosťou, že hodnoty pK BH+ väčšiny alifatických amínov zapadajú do relatívne úzkeho rozsahu: od 10,6 do 11,2. Takýto malý rozdiel v zásaditosti neposkytuje významnú výhodu žiadnemu z amínov v kompetitívnej protonačnej reakcii.
Zásaditosť aromatických amínov je výrazne nižšia ako u alifatických amínov. Je to spôsobené tým, že osamelý pár elektrónov atómu dusíka vstupuje do p, π-konjugácie s elektrónmi benzénového kruhu:
Substituenty v kruhu majú významný vplyv na zásaditosť: substituenty podporujúce elektróny ju zvyšujú, zatiaľ čo substituenty priťahujúce elektróny ju znižujú.
Ak sa v dôsledku stérickej zábrany z konjugácie odstráni osamelý pár elektrónov, zásaditosť amínu sa výrazne zvýši. Objemné alkylové radikály N,N-diizopropylanilínu teda nemôžu byť umiestnené v rovnakej rovine s benzénovým kruhom v dôsledku vzájomného odpudzovania s atómami vodíka v orto polohách, preto je jeho zásaditosť (pK BH + 7,4) oveľa vyššia ako u anilín. Podobný druh stérickej zábrany sa vyskytuje v N,N-dialkylanilínoch, ktoré majú súčasne substituenty v polohách 2 a 6. V molekule 1,8-bis(dimetylamino)naftalénu tiež nemôžu byť obe dimetylaminoskupiny umiestnené v rovnakej rovine s aromatický systém a táto zlúčenina má prekvapivo vysokú zásaditosť (pKin + 12,4), jej protónová forma je stabilná vďaka tomu, že protón je pevne držaný osamelými pármi elektrónov dvoch atómov dusíka.
kyslé vlastnosti.
NH-Kyslé vlastnosti amínov sú vyjadrené v oveľa menšej miere ako základné. Pre alifatické a aromatické primárne a sekundárne amíny pK A majú hodnoty 30-35. Len alkány sú teda slabšie kyseliny ako amíny. Amines sú kyslé len v prítomnosti veľmi silných zásad ako sú napríklad organokovové zlúčeniny, a premieňajú sa na amidy kovov (nezamieňať s amidmi karboxylových a sulfónových kyselín!):
Amidy alkalických kovov sú veľmi silné zásady a používajú sa v organickej syntéze.
nukleofilné vlastnosti.
Nukleofilné vlastnosti amínov, podobne ako tie základné, sú spôsobené prítomnosťou osamoteného páru elektrónov na atóme dusíka. Niektoré reakcie, na ktorých sa zúčastňujú amíny ako nukleofilné činidlá, budú pokračovať a boli v minulosti. Ide o alkyláciu amínov [(1)], interakciu s karbonylovými zlúčeninami [(2)] a acyláciu s derivátmi karboxylových kyselín [(3)]:
Alkylácia. Amíny, podobne ako amoniak, podliehajú alkylácii s halogénalkánmi. Alkylácia amoniaku vedie k tvorbe primárneho amínu, sekundárne amíny vznikajú z primárnych amínov, terciárne zo sekundárnych a kvartérne amóniové soli z terciárnych. Substituovaná amónna soľ vytvorená počas reakcie vymieňa protón za amoniak alebo amín, preto sa pri alkylačnej reakcii získa zmes amínov s rôznym počtom alkylových radikálov:
Alkylačnú reakciu možno zriedka zastaviť v ktoromkoľvek konkrétnom štádiu, pretože rozdiely v nukleofilite a zásaditosti primárnych, sekundárnych a terciárnych amínov nie sú také významné, aby ovplyvnili rozdiel v rýchlostiach alkylačných reakcií amínov rôznych stupňov substitúcia.
V priemysle sa amoniak a nižšie amíny alkylujú nižšími alkoholmi v plynnej fáze pri teplote 300-500 °C cez oxidy hliníka, kremíka, tória, chrómu atď. V tomto prípade sa používajú zmesi primárnych, sekundárnych a terciárnych amínov sa tvoria. Týmto spôsobom sa získajú najmä metyl a etylamíny:
Reakcie amínov s epoxidmi. Pri interakcii primárnych a sekundárnych amínov s epoxidmi (oxiránmi) dochádza k nukleofilnému otvoreniu napätého trojčlenného α-oxidového cyklu a vznikajú β-aminoalkoholy. V substituovaných epoxidoch nastáva nukleofilný útok spravidla najmenej substituovaného atómu uhlíka oxidového cyklu ( Krasuského pravidlo ):
Amines- organické deriváty amoniaku, v molekule ktorých je jeden, dva alebo všetky tri atómy vodíka nahradené uhlíkovým zvyškom.
Vo všeobecnosti existujú tri typy amínov:
Amíny, v ktorých je aminoskupina naviazaná priamo na aromatický kruh, sa nazývajú aromatické amíny.
Najjednoduchším predstaviteľom týchto zlúčenín je aminobenzén alebo anilín:
Hlavným rozlišovacím znakom elektrónovej štruktúry amínov je prítomnosť osamelého elektrónového páru na atóme dusíka, ktorý je súčasťou funkčnej skupiny. To vedie k tomu, že amíny vykazujú vlastnosti zásad.
Existujú ióny, ktoré sú produktom formálnej substitúcie za uhľovodíkový radikál všetkých atómov vodíka v amónnom ióne:
Tieto ióny sú súčasťou solí podobných amónnym soliam. Nazývajú sa kvartérne amónne soli.
Izoméria a nomenklatúra amínov
1. Amíny sa vyznačujú štruktúrnou izomériou:
a) izoméria uhlíkového skeletu:
b) izoméria pozície funkčnej skupiny:
2. Primárne, sekundárne a terciárne amíny sú navzájom izomérne (medzitriedna izoméria):
Ako je možné vidieť z vyššie uvedených príkladov, na pomenovanie amínu sú uvedené substituenty spojené s atómom dusíka (v poradí priority) a prípona je označená - amín.
Fyzikálne vlastnosti amínov
Najjednoduchšie amíny (metylamín, dimetylamín, trimetylamín) sú plynné látky. Zvyšné nižšie amíny sú kvapaliny, ktoré sa dobre rozpúšťajú vo vode. Majú charakteristický zápach pripomínajúci vôňu čpavku.
Primárne a sekundárne amíny sú schopné vytvárať vodíkové väzby. To vedie k výraznému zvýšeniu ich bodov varu v porovnaní so zlúčeninami, ktoré majú rovnakú molekulovú hmotnosť, ale nie sú schopné vytvárať vodíkové väzby.
Anilín je olejovitá kvapalina, ťažko rozpustná vo vode, vriaca pri 184°C.
Chemické vlastnosti amínov
Chemické vlastnosti amínov sú určené najmä prítomnosťou nezdieľaného elektrónového páru na atóme dusíka.
Amíny ako bázy. Atóm dusíka aminoskupiny, podobne ako atóm dusíka v molekule amoniaku, môže vďaka osamelému páru elektrónov tvoriť kovalentnú väzbu podľa mechanizmu donor-akceptor, pričom pôsobí ako donor. V tomto ohľade sú amíny, podobne ako amoniak, schopné pripojiť vodíkový katión, t.j. pôsobiť ako zásada:
1. Reakcia amiónov s vodou vedie k tvorbe hydroxidových iónov:
2. Reakcia s kyselinami. Amoniak reaguje s kyselinami za vzniku amónnych solí. Amíny sú tiež schopné reagovať s kyselinami:
Hlavné vlastnosti alifatických amínov sú výraznejšie ako vlastnosti amoniaku. Je to spôsobené prítomnosťou jedného alebo viacerých donorových alkylových substituentov, ktorých pozitívny indukčný účinok zvyšuje hustotu elektrónov na atóme dusíka. Zvyšovaním hustoty elektrónov sa dusík mení na silnejší donor elektrónových párov, čo zvyšuje jeho základné vlastnosti:
Horiaci Amion. Amíny horia na vzduchu za vzniku oxidu uhličitého, vody a dusíka:
Aplikácia amínov
Amíny sa široko používajú na výrobu liečiv a polymérnych materiálov. Anilín je najdôležitejšou zlúčeninou tejto triedy, ktorá sa používa na výrobu anilínových farbív, liečiv (sulfanilamidové prípravky), polymérnych materiálov (anilín-formaldehydové živice).
TÉMA PREDNÁŠKY: amíny a aminoalkoholy
otázky:
všeobecné charakteristiky Kľúčové slová: štruktúra, klasifikácia, nomenklatúra.
Akvizičné metódy
Chemické vlastnosti
jednotlivých zástupcov. Metódy identifikácie.
Všeobecná charakteristika: štruktúra, klasifikácia, nomenklatúra
Amíny sa nazývajú deriváty amoniaku, ktorých molekula vodíkových atómov je nahradená uhľovodíkovými radikálmi.
Klasifikácia
1– V závislosti od počtu substituovaných atómov vodíka amoniaku sa rozlišujú amíny:
– primárny obsahujú aminoskupinu aminoskupinu (–NH 2), všeobecný vzorec: R–NH 2,
– sekundárne obsahujú iminoskupinu (–NH),
všeobecný vzorec: R1-NH-R2
– terciárne obsahujú atóm dusíka, všeobecný vzorec: R3-N
Sú známe aj zlúčeniny s kvartérnym atómom dusíka: kvartérny hydroxid amónny a jeho soli.
2 – V závislosti od štruktúry radikálu sa amíny rozlišujú:
- alifatické (obmedzujúce a nenasýtené)
– alicyklický
- aromatické (obsahujúce aminoskupinu alebo bočný reťazec v jadre)
- heterocyklický.
Nomenklatúra, amínová izoméria
1. Názvy amínov podľa racionálneho názvoslovia sú zvyčajne odvodené od názvov ich uhľovodíkových radikálov s pridaním koncovky -amín : metylamín CH 3 -NH 2, dimetylamín CH 3 - NH-CH 3, trimetylamín (CH 3) 3 N, propylamín CH 3 CH 2 CH 2 - NH 2, fenylamín C 6 H 5 - NH 2 atď.
2. Podľa nomenklatúry IUPAC sa aminoskupina považuje za funkčnú skupinu a jej názov amino dajte pred názov hlavného reťazca:
Izoméria amínov závisí od izomérie radikálov.
Spôsoby získavania amínov
Amíny je možné získať rôznymi spôsobmi.
A) Pôsobenie halogénalkylov na amoniak
2NH3 + CH3I -® CH3 - NH2 + NH4I
B) Katalytická hydrogenácia nitrobenzénu molekulárnym vodíkom:
C6H5NO2-–® C6H5NH2 + H20
nitrobenzén mačací anilín
C) Získanie nižších amínov (С 1 - С 4) alkyláciou s alkoholmi:
350 °C, Al203
R–OH + NH 3 –––––––––––® R–NH 2 +H 2 O
350 °C, Al203
2R–OH + NH 3 –––––––––––® R 2 –NH +2H2O
350 °C, Al203
3R–OH + NH3 –––––––––––® R3 –N + 3H20
Fyzikálne vlastnosti amínov
Metylamín, dimetylamín a trimetylamín sú plyny, strednými členmi radu amínov sú kvapaliny, vyššie pevné látky. S nárastom molekulová hmotnosť amínov, ich hustota sa zvyšuje, teplota varu stúpa a rozpustnosť vo vode klesá. Vyššie amíny sú nerozpustné vo vode. Nižšie amíny majú nepríjemný zápach, trochu pripomínajúci zápach skazených rýb. Vyššie amíny sú buď bez zápachu, alebo majú veľmi slabý zápach. Aromatické amíny sú bezfarebné kvapaliny alebo pevné látky s nepríjemným zápachom a sú jedovaté.
Chemické vlastnosti amínov
Chemické správanie amínov je určené prítomnosťou aminoskupiny v molekule. Vonkajší obal atómu dusíka má 5 elektrónov. V molekule amínu, ako aj v molekule amoniaku sa atóm dusíka vynakladá na tvorbu troch Kovalentné väzby tri elektróny a dva zostávajú voľné.
Prítomnosť voľného elektrónového páru na atóme dusíka mu umožňuje pripojiť protón, preto sú amíny podobné amoniaku, majú zásadité vlastnosti, tvoria hydroxidy, soli.
Tvorba soli. Amíny s kyselinami poskytujú soli, ktoré pôsobením silnej zásady opäť poskytujú voľné amíny:
Amíny poskytujú soli aj so slabou kyselinou uhličitou:
Rovnako ako amoniak, amíny majú základné vlastnosti v dôsledku väzby protónov na slabo disociujúci substituovaný amóniový katión:
 |
Keď sa amín rozpustí vo vode, časť protónov vody sa minie na tvorbu katiónu; tak sa v roztoku objavuje prebytok hydroxidových iónov a má alkalické vlastnosti dostatočné na zafarbenie roztokov lakmusovej modrej a roztokov fenolftaleínu do karmína. Zásaditosť amínov limitného radu sa pohybuje vo veľmi malých medziach a je blízka zásaditosti amoniaku.
Účinok metylových skupín mierne zvyšuje zásaditosť metyl- a dimetylamínu. V prípade trimetylamínu už metylové skupiny bránia solvatácii výsledného katiónu a znižujú jeho stabilizáciu a následne aj zásaditosť.
Amínové soli by sa mali považovať za komplexné zlúčeniny. Centrálnym atómom v nich je atóm dusíka, ktorého koordinačné číslo je štyri. Atómy vodíka alebo alkyly sú naviazané na atóm dusíka a sú umiestnené vo vnútornej sfére; zvyšok kyseliny sa nachádza vo vonkajšej sfére.
Acylácia amínov. Pôsobením niektorých derivátov organických kyselín (halogenidy kyselín, anhydridy atď.) na primárne a sekundárne amíny vznikajú amidy:
Vznikajú sekundárne amíny s kyselinou dusitou nitrozamíny- žltkasté kvapaliny, mierne rozpustné vo vode:
Terciárne amíny sú odolné voči pôsobeniu zriedenej kyseliny dusnej v chlade (tvoria soli kyseliny dusnej), pri ťažších podmienkach sa odštiepi jeden z radikálov a vzniká nitrózoamín.
Diamíny
Diamíny hrajú dôležitú úlohu v biologických procesoch. Spravidla sú ľahko rozpustné vo vode, majú charakteristický zápach, majú silný alkalická reakcia interagujú so vzduchom CO2. Diamíny tvoria stabilné soli s dvoma ekvivalentmi kyseliny.
etyléndiamín (1,2-etándiamín) H2NCH2CH2NH2. Je to najjednoduchší diamín; možno získať pôsobením amoniaku na etylénbromid:
tetrametyléndiamín (1,4-butándiamín), alebo putrescín, NH2CH2CH2CH2CH2NH2 a pentametyléndiamín (1,5-pentándiamín) NH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2 alebo kadaverín. Boli objavené v produktoch rozkladu bielkovinových látok; vznikajú pri dekarboxylácii diaminokyselín a sú pomenované ptomains(z gréčtiny - mŕtvola), boli predtým považované za "mŕtve jedy." Teraz sa zistilo, že toxicitu hnijúcich bielkovín nespôsobujú ptomainy, ale prítomnosť iných látok.
Putrescín a kadaverín sa tvoria v dôsledku životnej aktivity mnohých mikroorganizmov (napríklad pôvodcov tetanu a cholery) a húb; nachádzajú sa v syre, námeľi, muchovníku, pivovarských kvasniciach.
Niektoré diamíny sa používajú ako suroviny na výrobu polyamidových vlákien a plastov. Takže z hexametyléndiamínu NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 sa získalo veľmi cenné syntetické vlákno - nylon(USA) resp anid(Rusko).
Aminoalkoholy
Aminoalkoholy- zlúčeniny so zmiešanými funkciami, ktorých molekula obsahuje amino a hydroxyskupiny.
Aminoetanol(etanolamín) HO-CH2CH2-NH2 alebo kolamín.
Etanolamín je hustá olejovitá kvapalina, miešateľná s vodou vo všetkých ohľadoch a má silné alkalické vlastnosti. Spolu s monoetanolamínom sa získajú aj dietanolamín a trietanolamín:
Cholín je súčasťou lecitíny- tukom podobné látky, veľmi časté v živočíšnych a rastlinných organizmoch a možno ich z nich izolovať. Cholín je kryštalická, vysoko hygroskopická hmota, ktorá sa na vzduchu ľahko uvoľňuje. Má silné alkalické vlastnosti a ľahko tvorí soli s kyselinami.
Keď sa cholín acyluje anhydridom kyseliny octovej, cholínacetát, tiež nazývaný acetylcholín:
 |
Acetylcholín hrá mimoriadne dôležitú biochemickú úlohu, keďže je mediátorom (sprostredkovateľom), ktorý prenáša vzruchy z nervových receptorov do svalov.
Organické zásady – tento názov sa v chémii často používa pre zlúčeniny, ktoré sú derivátmi amoniaku. Atómy vodíka v jeho molekule sú nahradené uhľovodíkovými radikálmi. Hovoríme o amínoch – zlúčeninách, ktoré sa opakujú Chemické vlastnosti amoniak. V našom článku sa zoznámime so všeobecným vzorcom amínov a ich vlastnosťami.
Štruktúra molekuly
Podľa toho, koľko atómov vodíka je nahradených uhľovodíkovými radikálmi, sa rozlišujú primárne, sekundárne a terciárne amíny. Napríklad metylamín je primárny amín, v ktorom bola vodíková časť nahradená skupinou -CH3. Štruktúrny vzorec amínov je R-NH 2 a možno ho použiť na určenie zloženia organickej hmoty. Príkladom sekundárneho amínu môže byť dimetylamín, ktorý má nasledujúcu formu: NH2-NH-NH2. V molekulách terciárnych zlúčenín sú všetky tri atómy vodíka amoniaku nahradené uhľovodíkovými radikálmi, napríklad trimetylamín má vzorec (NH 2) 3 N. Štruktúra amínov ovplyvňuje ich fyzikálne a chemické vlastnosti.
Fyzická charakteristika
Súhrnný stav amínov závisí od molárnej hmotnosti radikálov. Čím je menšia, tým nižšia je špecifická hmotnosť látky. Nižšie látky triedy amínov predstavujú plyny (napríklad metylamín). Majú výrazný zápach po amoniaku. Stredné amíny sú nízko zapáchajúce kvapaliny a zlúčeniny s veľkým množstvom uhľovodíkových radikálov sú pevné látky bez zápachu. Rozpustnosť amínov závisí aj od hmotnosti radikálu: čím je väčšia, tým horšie sa látka rozpúšťa vo vode. Štruktúra amínov teda určuje ich fyzikálny stav a vlastnosti.
Chemické vlastnosti
Charakteristiky látok závisia najmä od premien aminoskupiny, v ktorých vedúcu úlohu zohráva jej nezdieľaný elektrónový pár. Pretože organické látky triedy amínov sú derivátmi amoniaku, sú schopné reakcií charakteristických pre NH3. Napríklad zlúčeniny sú rozpustné vo vode. Produktom takejto reakcie budú látky, ktoré vykazujú vlastnosti hydroxidov. Napríklad metylamín, ktorého atómové zloženie zodpovedá všeobecnému vzorcu nasýtených amínov R-NH2, tvorí s vodou zlúčeninu - metylamóniumhydroxid:
CH3 - NH2 + H20 \u003d OH
Organické zásady interagujú s anorganickými kyselinami, zatiaľ čo soľ sa nachádza v produktoch. Takže metylamín s kyselinou chlorovodíkovou dáva metylamóniumchlorid:
CH3-NH2 + HCl -> Cl
Reakcie amínov, ktorých všeobecný vzorec je R-NH2, s organickými kyselinami prebieha nahradením atómu vodíka aminoskupiny komplexným aniónom zvyšku kyseliny. Nazývajú sa alkylačné reakcie. Rovnako ako pri reakcii s kyselinou dusitanovou môžu acylové deriváty tvoriť iba primárne a sekundárne amíny. Trimetylamín a iné terciárne amíny nie sú schopné takýchto interakcií. Dodávame tiež, že alkylácia v analytická chémia používa sa na separáciu zmesí amínov, slúži aj ako kvalitatívna reakcia pre primárne a sekundárne amíny. Medzi cyklickými amínmi zaujíma významné miesto anilín. Extrahuje sa z nitrobenzénu redukciou nitrobenzénu vodíkom v prítomnosti katalyzátora. Anilín je surovina na výrobu plastov, farbív, výbušnín a liekov.
Vlastnosti terciárnych amínov
Deriváty terciárneho amoniaku sa líšia svojimi chemickými vlastnosťami od jedno- alebo dvoch substituovaných zlúčenín. Napríklad môžu interagovať s halogénovými derivátmi nasýtených uhľovodíkov. V dôsledku toho sa tvoria tetraalkylamóniové soli. Oxid strieborný reaguje s terciárnymi amínmi, pričom sa amíny premieňajú na tetraalkylamóniumhydroxidy, ktoré sú silnými zásadami. Aprotické kyseliny, ako je fluorid boritý, sú schopné vytvárať komplexné zlúčeniny s trimetylamínom.
Kvalitatívny test na primárne amíny
Kyselina dusitá môže slúžiť ako činidlo, pomocou ktorého možno detegovať jeden alebo disubstituované amíny. Pretože neexistuje vo voľnom stave, na získanie v roztoku sa najskôr uskutoční reakcia medzi zriedenou kyselinou chlorovodíkovou a dusitanom sodným. Potom sa pridá rozpustený primárny amín. Zloženie jeho molekuly možno vyjadriť pomocou všeobecného vzorca amínov: R-NH 2. Tento proces je sprevádzaný objavením sa molekúl nenasýtených uhľovodíkov, ktoré možno určiť reakciou s brómovou vodou alebo roztokom manganistanu draselného. Izonitrilovú reakciu možno tiež považovať za kvalitatívnu. Primárne amíny v ňom interagujú s chloroformom v prostredí s nadbytočnou koncentráciou aniónov hydroxoskupiny. V dôsledku toho vznikajú izonitrily, ktoré majú nepríjemný špecifický zápach.
Vlastnosti reakcie sekundárnych amínov s kyselinou dusitanovou
Technológia získania činidla HNO2 je opísaná vyššie. Potom sa do roztoku obsahujúceho činidlo, napríklad dietylamín, pridá derivát organického amoniaku obsahujúci dva uhľovodíkové radikály, ktorého molekula zodpovedá všeobecnému vzorcu sekundárnych amínov NH2-R-NH2. V produktoch reakcie nájdeme nitrozlúčeninu: N-nitrózodietylamín. Ak sa na ňu pôsobí kyselinou chlorovodíkovou, potom sa zlúčenina rozkladá na chloridovú soľ východiskového amínu a nitrozylchlorid. Dodávame tiež, že terciárne amíny nie sú schopné reagovať s kyselinou dusitou. Vysvetľuje to nasledujúca skutočnosť: kyselina dusitanová je slabá kyselina a jej soli sa pri interakcii s amínmi obsahujúcimi tri uhľovodíkové radikály úplne hydrolyzujú vo vodných roztokoch.
Ako získať
Amíny, ktorých všeobecný vzorec je R-NH2, je možné získať redukciou zlúčenín obsahujúcich dusík. Môže ísť napríklad o redukciu nitroalkánov v prítomnosti katalyzátora - kovového niklu - pri zahriatí na +50 ⁰C a pri tlaku do 100 atm. Nitroetán, nitropropán alebo nitrometán sa týmto procesom premieňa na amíny. Látky tejto triedy možno získať aj vodíkovou redukciou zlúčenín nitrilovej skupiny. Táto reakcia prebieha v organických rozpúšťadlách, pričom je potrebná prítomnosť niklového katalyzátora. Ak sa ako redukčné činidlo použije kovový sodík, v tomto prípade sa proces uskutočňuje v alkoholovom roztoku. Ako príklad uvedieme ďalšie dve metódy: amináciu halogénalkánov a alkoholov.
V prvom prípade sa vytvorí zmes amínov. Aminácia alkoholov sa uskutočňuje nasledujúcim spôsobom: zmes pár metanolu alebo etanolu s amoniakom prechádza cez oxid vápenatý, ktorý pôsobí ako katalyzátor. Výsledné primárne, sekundárne a terciárne amíny možno zvyčajne oddeliť destiláciou.
V našom článku sme študovali štruktúru a vlastnosti organických zlúčenín obsahujúcich dusík - amínov.
Amíny sú organické deriváty amoniaku obsahujúce aminoskupinu NH2 a organický radikál. AT všeobecný prípad vzorec amínu je vzorec amoniaku, v ktorom sú atómy vodíka nahradené uhľovodíkovým radikálom.
Klasifikácia
- Podľa toho, koľko atómov vodíka v amoniaku je nahradených radikálom, sa rozlišujú primárne amíny (jeden atóm), sekundárne, terciárne. Radikály môžu byť rovnakého alebo rôzneho typu.
- Amín môže obsahovať viac ako jednu aminoskupinu, ale niekoľko. Podľa tejto charakteristiky sa delia na mono, di-, tri-, ... polyamíny.
- Podľa typu radikálov spojených s atómom dusíka sa rozlišujú alifatické (neobsahujúce cyklické reťazce), aromatické (obsahujúce cyklus, najznámejší je anilín s benzénovým kruhom), zmiešané (tukovo-aromatické, obsahujúce cyklické a ne cyklické radikály).
Vlastnosti
V závislosti od dĺžky reťazca atómov v organickom radikále môžu byť amíny plynné (tri-, di-, metylamín, etylamín), kvapalné alebo pevné látky. Čím dlhší reťazec, tým tvrdšia látka. Najjednoduchšie amíny sú rozpustné vo vode, ale keď sa prejde k zložitejším zlúčeninám, rozpustnosť vo vode klesá.
Plynné a kvapalné amíny sú látky s výrazným zápachom po amoniaku. Pevné látky sú prakticky bez zápachu.
Amíny sa objavia v chemické reakcie silné zásadité vlastnosti, v dôsledku interakcie s anorganickými kyselinami sa získajú alkylamóniové soli. Reakcia s kyselinou dusitou je pre túto triedu zlúčenín kvalitatívna. V prípade primárneho amínu sa získa alkohol a plynný dusík so sekundárnym nerozpustným žltým precipitátom s výrazným zápachom nitrózodimetylamínu; s terciárnou reakciou nejde.
Reagovať s kyslíkom (horieť na vzduchu), halogénmi, karboxylové kyseliny a ich deriváty, aldehydy, ketóny.
Takmer všetky amíny, až na zriedkavé výnimky, sú toxické. Takže najznámejší predstaviteľ triedy, anilín, ľahko preniká do pokožky, oxiduje hemoglobín, tlmí centrálny nervový systém, narúša metabolizmus, čo môže dokonca viesť k smrti. Toxický pre ľudí a páry.
Príznaky otravy:
dyspnoe,
- cyanóza nosa, pier, končekov prstov,
- zrýchlené dýchanie a zrýchlený tep, strata vedomia.
Prvá pomoc:
Chemické činidlo umyte vatou a alkoholom,
- poskytnúť prístup k čistému vzduchu,
- zavolať sanitku.
Aplikácia
Ako tvrdidlo pre epoxidové živice.
Ako katalyzátor v chemickom priemysle a metalurgii.
Surovina na výrobu polyamidových umelých vlákien, ako je nylon.
Na výrobu polyuretánov, polyuretánových pien, polyuretánových lepidiel.
Východiskový produkt na výrobu anilínu je základom anilínových farbív.
Na výrobu liekov.
Na výrobu fenolformaldehydových živíc.
Na syntézu repelentov, fungicídov, insekticídov, pesticídov, minerálnych hnojív, urýchľovačov vulkanizácie gumy, antikoróznych činidiel, tlmivých roztokov.
Ako prísada do motorových olejov a palív, suché palivo.
Na získanie fotocitlivých materiálov.
Urotropín sa používa ako doplnok stravy aj ako zložka kozmetika.
V našom internetovom obchode si môžete kúpiť činidlá patriace do triedy amínov.
metylamín
Primárny alifatický amín. Je žiadaná ako surovina na výrobu liekov, farbív, pesticídov.
dietylamín
sekundárny amín. Používa sa ako východiskový produkt pri výrobe pesticídov, liečiv (napríklad novokaín), farbív, repelentov, prísad do palív a motorových olejov. Vyrábajú sa z neho činidlá na ochranu proti korózii, na zušľachťovanie rúd, vytvrdzovanie epoxidových živíc a urýchlenie procesov vulkanizácie.
trietylamín
Terciárny amín. Používa sa v chemickom priemysle ako katalyzátor pri výrobe gumy, 
epoxidové živice, polyuretánové peny. V metalurgii - katalyzátor vytvrdzovania v procesoch bez výpalu. Suroviny na organickú syntézu liečiv, minerálne hnojivá, prostriedky na ničenie buriny, farby.
1-butylamín
terc-butylamín, zlúčenina, v ktorej je terc-butylová organická skupina naviazaná na dusík. Látka sa používa pri syntéze zosilňovačov vulkanizácie kaučuku, liečiv, farbív, tanínov, prípravkov na ničenie buriny a hmyzu.
Urotropín (hexamín)
polycyklický amín. Látka žiadaná v ekonomike. Používa sa ako prísada do potravín, liečivá a liečivá zložka, prísada do kozmetiky, pufrovacie roztoky pre analytickú chémiu; ako suché palivo, tvrdidlo polymérnej živice, pri syntéze fenolformaldehydových živíc, fungicídov, výbušnín, prostriedkov na ochranu proti korózii.
