Aminer ammoniakderivat kallas, i vilka en, två eller tre väteatomer ersätts med kolväteradikaler.
Beroende på antalet kolväteradikaler finns det primär , sekundär och tertiär aminer. Det finns också kvartära ammoniumsalter och grunder , som är derivat av ammoniumjonen, i vilka alla fyra väteatomerna är ersatta av organiska radikaler. Enligt radikalens natur delas aminer in i alifatisk och aromatisk.
För aminer, namn baserade på radikal funktionell , och inte enligt ersättningsnomenklaturen.
generiskt namn aminer avser föreningarna RNH2, RR"NH och RR"R"N, vilka är primära, sekundära respektive tertiära aminer. I en vidare mening inkluderar aminer även föreningar som innehåller en -NH-grupp i cykeln.
Titlar primära aminer bildas genom att lägga till suffixet -amin till namnet på radikalen R (metod a) eller till namnet på den överordnade strukturen (metod b). Så, föreningen CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 kommer att kallas propylamin (a) eller propanamin-1 (b). Sätt a vanligtvis används för derivat av enkla föreningar, och metoden b - för komplexa cykliska föreningar. I vägen a principen om substitution av väteatomen i ammoniakmolekylen, som formellt är moderstrukturen, tillämpas. I grund och botten liknar den principen för radikal-funktionell nomenklatur, men i IUPAC-reglerna hänvisar det till ett substitut.
I de fall där -NH 2 -gruppen inte är den äldsta indikeras den med prefixet amino -:
Vissa aminer behåller trivial titlar:
Primära diaminer och polyaminer, där alla aminogrupper är bundna till en alifatisk kedja eller cyklisk kärna, kallas genom att lägga till suffix - diamin , -triamin etc. till namnet på moderstrukturen eller polyvalent radikal. Trivialnamnet "bensidin" behålls.
symmetrisk sekundär och tertiära aminer anropas genom att lägga till multiplicerande prefix di- eller tre- till namnen på alkylradikaler med suffixet -amin. Osymmetriska föreningar benämns som L-substituerade derivat av primära aminer, och en förening med en mer komplex radikal tas som den ursprungliga primära aminen:
Aminradikaler RNH-, R 2 N-, RR "N- kallas som substituerade aminogrupper eller en bokstav läggs till trivialnamnen på aminer handla om:
Lägre alifatiska aminer är gaser eller vätskor med en ammoniakliknande lukt. De högre homologerna av alifatiska aminer och aromatiska aminer är antingen flytande eller fasta ämnen. Aminer bildar svaga vätebindningar och instabila föreningar, därför är deras kokpunkter lägre än för alkoholer och karboxylsyror med samma antal kolatomer, men högre än de för aldehyder eller etrar. Lägre alifatiska aminer är mycket lösliga i vatten, med en ökning av antalet kolväteradikaler och deras längd minskar lösligheten. Aromatiska aminer är dåligt lösliga i vatten.
Representanter.
Anilin - C 6 H 5 NH 2 - en färglös vätska med en lätt lukt som liknar lukten av bensen, när den står i luften oxiderar den snabbt och får en gulbrun färg och en obehaglig lukt. Toxisk.
Mer än hälften av den anilin som produceras går till produktion av stabilisatorer och vulkaniseringsacceleratorer av gummi. Dess näst viktigaste användningsområde är produktionen av isocyanater som används för att producera polyuretaner. De används också vid tillverkning av färgämnen av olika klasser, läkemedel, fotografiskt material och växtskyddsmedel. I vårt land används anilin för att producera kaprolaktam.
N-metylanilin(monometylanilin) - C 6 H 5 NHCH 3 - är en gul oljig vätska med en densitet på 0,98 g/cm 3, löslig i bensin, alkoholer och etrar. Huvuduppgiften för monometylanilin är att erhålla de nödvändiga detonationsegenskaperna hos bensin under dess produktion. När det tillsätts bränslet regleras dessutom produktens oktantal och dess miljövänlighet.
Dimetylanilin - C 6 H 5 N (CH 3) 2 - tertiär fet aromatisk amin, färglös vätska. Det används vid tillverkning av polyesterhartser och i organisk syntes. Dimetylanilin används vid syntes av färgämnen (malakitgrön, metylenblå, etc.), sprängämnen etc.
Toluidiner - CH 3 C 6 H 4 NH 2 - färglösa kristallina föreningar med speciella lukter, oxiderar snabbt och mörknar i luften. Erhålls genom reduktion av nitrotoluener. Det används vid tillverkning av färgämnen av olika klasser (trifenylmetan, azofärgämnen, tiazin, svavel), såväl som för produktion av kresoler. Toluidiner, liksom vissa andra aromatiska aminer, är giftiga och cancerframkallande.
Fenetidiner (etoxianiliner, aminofenetoler) - NH2-C6H4-OC2H3 (orto-, para- och meta-) - är vätskor. Används vid framställning av azotoler; n-fenetidin används också vid syntes av läkemedel (fenacetin, rivanol). Fenetidiner orsakar förgiftning vid kontakt med huden och inandning av ångor, påverkar lever och njurar.
Difenylamin ((N-fenyl)-anilin) - (C 6 H 5) 2 NH - färglösa kristaller, mörknar i ljuset. Difenylamin är en initial produkt i produktionen av antioxidanter för polymerer; stabilisator och flegmatiseringsmedel för värme- och väderbeständighet av cellulosanitrat, inklusive pyroxylinpulver; en mellanprodukt i syntesen av triarylmetan och azofärgämnen, insekticider; korrosionsinhibitor av mjukt stål. Används inom analytisk kemi för att detektera joner, som redoxindikator.
Spektrala egenskaper.
IR-spektroskopi . Positionen för aminogruppernas absorptionsband i spektrumet bestäms av betingelserna för att registrera spektra (i fast form, flytande tillstånd, i lösningar eller gasfas) och beror på om aminogruppen är fri (icke associerad) eller om det deltar i bildandet av inter- och intramolekylära vätebindningar.
Absorptionsband på grund av sträckningsvibrationer av N-H-bindningar uppträder i IR-spektra i området 3500-3200 cm-1. Primära aminer har två absorptionsband. En högre frekvens beror på asymmetriska N-H sträckningsvibrationer, en lägre frekvens beror på symmetriska. I spektra av aminer i utspädda lösningar i inerta lösningsmedel observeras dessa två smala band vid 3500 och 3400 cm-1. Sekundära aminer har ett absorptionsband motsvarande N-H-sträckningsvibrationer. För alifatiska aminer i inerta lösningsmedel observeras det i området 3350-3310 cm-1, i spektra av blandade aminer Ar-NH-Alk, är N-H-absorptionsbandet beläget vid högre frekvenser på 3450 cm-1.
Om aminogruppen deltar i en inter- eller intramolekylär vätebindning (i fast eller flytande tillstånd, i koncentrerade lösningar), så flyttas absorptionsbanden för N-H-sträckningsvibrationer till den lågfrekventa sidan. Denna förändring är dock inte så betydande. Associerade primära aminer ger absorptionsband i områdena 3420-3330 cm-1 (v asNH2) och 3330-3250 cm-1 (v sNH2), sekundära - i området 3300-3150 cm-1. Med ofullständig association kan man samtidigt observera band av de fria och associerade aminogrupperna, därför kan det i området 3500-3200 cm-1 finnas mer än två band som är karakteristiska för primära aminer, och mer än ett band som är karakteristiskt för sekundära. .
Deformationsvibrationer av aminogruppen observeras i området 1650-1500 och 950-650 cm-1. Primära aminer har absorptionsband av plana deformationsvibrationer med medelintensitet 1650-1580 cm-1, sekundär-låg intensitet i intervallet 1600-1500 cm-1. När vätebindningar bildas ökar frekvensen av deformationsvibrationer.
Aminer har också C-N sträckande absorptionsband. I alifatiska aminer motsvarar dessa vibrationer absorption i området 1250-1020 cm -1 av medelintensitet, i aromatiska aminer - intensiv absorption i frekvensområdet 1340-1260 cm -1.
Interaktionen mellan aminer och syror orsakar starka förändringar i spektra. I salter av primära aminer motsvarar N-H-vibrationer ett brett starkt band i området 3100-2600 cm -1. Salter av sekundära och tertiära aminer har en intensiv absorption i området 2700-2250 cm-1. Aminsalter kan ytterligare identifieras genom böjningsvibrationer. Salter av primära aminer absorberar i intervallet 1600-1575 och 1550-1500 cm-1, salter av sekundära aminer - i intervallet 1620-1560 cm-1.
PMR-spektroskopi . Signaler av protoner från NH-gruppen av alifatiska och cykliska aminer observeras i intervallet 0,5-3,0 ppm, aromatiska aminer - vid 3,0-5,0 ppm. Eftersom aminer kan bilda vätebindningar beror signalernas position på koncentrationen amin, typ av lösningsmedel och temperatur. NH-gruppens protoner kan bytas ut mot deuterium, och när D 2 O tillsätts till provet av tungt vatten försvinner dessa signaler.
Aminogruppen, som är i konjugation med bensenringen, ökar elektrontätheten i orto- och par -positioner av ringen, vilket leder till screening av motsvarande protoner och blandning av deras signaler i ett starkare fält jämfört med bensen. I PMR-spektra för aminer är signalerna från aromatiska protoner komplexa multipletter.
Elektronisk spektroskopi . Alifatiska aminer i UV och synligt område absorberas inte . Konjugering av aminogrupper med bensenring leder till en betydande badokromisk förskjutning av absorptionsbanden för bensen med en ökning av deras intensitet. Man tror att, tillsammans med den lokala π → π *-övergången av bensenringen, bidrar denna absorption av övergången med laddningsöverföring från donatorgruppen till ringen (anilin. Anilin i den nära UV-regionen har två absorptionsband - 230 nm och 280 nm.
Aminer: syra-basegenskaper; nukleofila egenskaper - amin- och ammoniakalkyleringsreaktioner, kvartära ammoniumsalter, öppning -oxidcykel av aminer med bildning av aminoalkoholer.
Kemiska egenskaper.
I molekylerna av alifatiska aminer är kväveatomen i tillståndet sp 3 -hybridisering, så de, liksom ammoniak, har en pyramidform. Till exempel är C-N-C-bindningsvinklarna i trimetylamin 108° och ligger mycket nära H-N-H-vinklarna i ammoniakmolekylen.
Teoretiskt kan sekundära och tertiära aminer med olika kolväteradikaler existera som enantiomerer, men konventionella alifatiska och aromatiska aminer har ännu inte isolerats som individuella enantiomerer. Detta beror på det faktum att ammoniak- och aminmolekylerna ständigt genomgår en pyramidal inversion, vilket bör betraktas som en snabb konfigurationsomkastning. Inversionen görs genom ett trigonalt övergångstillstånd (i mitten av diagrammet):
I aromatiska aminmolekyler är det ensamma elektronparet i kväveatomen konjugerat med π -elektroner i den aromatiska ringen, som ett resultat av vilket amplituden med vilken den pyramidala inversionen inträffar reduceras avsevärt.
Kvaternära ammoniumsalter med fyra olika radikaler kan separeras i individuella enantiomera former, dvs dessa former är konfigurationsstabila. Så alisoleras som individuella enantiomerer, som var och en har optisk aktivitet:
Grundläggande egenskaper.
Aminer, liksom ammoniak, uppvisar grundläggande egenskaper, vilket beror på närvaron i deras molekyler av en kväveatom med ett odelat elektronpar. Vid reaktion med syror omvandlas aminer till ammoniumsalter :
Aminsalter, till skillnad från andra oniumsalter, är hydrolytiskt stabila, mycket lösliga i vatten, kristalliserar lätt från vattenlösningar och är som regel mer stabila än fria baser. Många medicinska substanser som tillhör klassen aminer används i form av salter med mineralsyror och mindre ofta organiska syror.
Alifatiska aminer - starka baser . Vattenlösningar av aminer har en alkalisk miljö enligt lackmus:
Det kan antas att tertiära aminer med tre alkylsubstituenter med +I-effekt kommer att vara starkare baser än sekundära och primära aminer. Steriska faktorer som bestämmer huvudcentrets tillgänglighet för protonattack har dock motsatt effekt. Ju fler radikaler kväveatomen har och ju mer grenade de är, desto starkare är det ensamma elektronparet i kväveatomen avskärmat och dess interaktion med protonen är svårare. Därför bör de starkaste baserna vara primära och sekundära aminer med relativt korta och ogrenade radikaler. Solvatisering (samspelet mellan en löst ämnesmolekyl och lösningsmedelsmolekyler) har en effekt på basiciteten som liknar effekten av steriska faktorer, eftersom med en ökning av antalet och förgrening av kolväteradikaler, förmågan hos den substituerade ammoniumkatjonen (konjugatsyra) att binder lösningsmedelsmolekylerna minskar.
Många experimentella data passar inte in i de relativt enkla scheman som beskrivs ovan. Rent spekulativt resonemang kan således inte tjäna som en tillförlitlig grund för att förutsäga den relativa basiciteten hos alifatiska aminer. I praktiken kan man vägledas av det faktum att pK-värdena för BH+ för de flesta alifatiska aminer passar in i ett relativt smalt intervall: från 10,6 till 11,2. En sådan liten skillnad i basicitet ger inte någon signifikant fördel för någon av aminerna i den kompetitiva protoneringsreaktionen.
Basiciteten för aromatiska aminer är betydligt lägre än för alifatiska aminer. Detta beror på det faktum att det ensamma elektronparet i kväveatomen går in i p, π-konjugering med elektronerna i bensenringen:
Substituenter i ringen har en signifikant effekt på basiciteten: elektronbärande substituenter ökar den, medan elektronbortdragande substituenter minskar den.
Om, på grund av steriskt hinder, det ensamma elektronparet avlägsnas från konjugationen, ökar aminens basicitet avsevärt. Så de skrymmande alkylradikalerna av N,N-diisopropylanilin kan inte lokaliseras i samma plan med bensenringen på grund av ömsesidig repulsion med väteatomer i ortopositionerna, därför är dess basicitet (pK BH + 7,4) mycket högre än för anilin. En liknande typ av steriskt hinder förekommer i N,N-dialkylaniliner, som samtidigt har substituenter i positionerna 2 och 6. I 1,8-bis(dimetylamino)naftalenmolekylen kan båda dimetylaminogrupperna inte heller placeras i samma plan med aromatiska systemet, och denna förening har en förvånansvärt hög basicitet (pKin + 12,4), dess protonerade form är stabil på grund av det faktum att protonen hålls stadigt av ensamma elektronpar av två kväveatomer.
sura egenskaper.
NH-sura egenskaper hos aminer uttrycks i mycket mindre utsträckning än de grundläggande. För alifatiska och aromatiska primära och sekundära aminer pK A har värden på 30-35. Det är alltså bara alkaner som är svagare syror än aminer. Aminer är sura endast i närvaro av mycket starka baser , såsom exempelvis organometalliska föreningar, och omvandlas till metallamider (inte att förväxla med amider av karboxyl- och sulfonsyror!):
Alkalimetallamider är mycket starka baser och används i organisk syntes.
nukleofila egenskaper.
De nukleofila egenskaperna hos aminer, liksom de grundläggande, beror på närvaron av ett ensamt elektronpar på kväveatomen. Vissa reaktioner där aminer deltar som nukleofila reagens kommer att fortsätta och har varit tidigare. Dessa är alkylering av aminer [(1)], interaktion med karbonylföreningar [(2)] och acylering med karboxylsyraderivat [(3)]:
Alkylering. Aminer, liksom ammoniak, genomgår alkylering med haloalkaner. Alkylering av ammoniak leder till bildandet av en primär amin, sekundära aminer bildas från primära aminer, tertiära från sekundära och kvartära ammoniumsalter från tertiära. Det substituerade ammoniumsaltet som bildas under reaktionen byter ut en proton med ammoniak eller en amin, därför erhålls i alkyleringsreaktionen en blandning av aminer med ett annat antal alkylradikaler:
Alkyleringsreaktionen kan sällan stoppas i något särskilt skede på grund av det faktum att skillnaderna i nukleofilicitet och basicitet för primära, sekundära och tertiära aminer inte är så signifikanta att de påverkar skillnaden i hastigheten för alkyleringsreaktioner för aminer av olika grader av utbyte.
Inom industrin alkyleras ammoniak och lägre aminer med lägre alkoholer i gasfasen vid en temperatur av 300-500 ° C över oxider av aluminium, kisel, torium, krom, etc. I detta fall blandningar av primära, sekundära och tertiära aminer är formad. På detta sätt erhålls huvudsakligen metyl och etylaminer:
Reaktioner av aminer med epoxider. När primära och sekundära aminer interagerar med epoxider (oxiraner), uppstår den nukleofila öppningen av den ansträngda treledade α-oxidcykeln och β-aminoalkoholer bildas. I substituerade epoxider sker den nukleofila attacken som regel vid den minst substituerade kolatomen i oxidcykeln ( Krasuskis styre ):
Aminer- Organiska derivat av ammoniak, i vars molekyl en, två eller alla tre väteatomerna är ersatta med en kolrest.
Generellt finns det tre typer av aminer:
Aminer där aminogruppen är bunden direkt till den aromatiska ringen kallas aromatiska aminer.
Den enklaste representanten för dessa föreningar är aminobensen eller anilin:
Det främsta kännetecknet för den elektroniska strukturen av aminer är närvaron av ett ensamt elektronpar vid kväveatomen, som är en del av den funktionella gruppen. Detta leder till det faktum att aminer uppvisar egenskaperna hos baser.
Det finns joner som är produkten av formell substitution av en kolväteradikal av alla väteatomer i ammoniumjonen:
Dessa joner är en del av salter som liknar ammoniumsalter. De kallas kvartära ammoniumsalter.
Isomerism och aminnomenklatur
1. Aminer kännetecknas av strukturell isomerism:
a) isomerism av kolskelettet:
b) funktionell gruppposition isomerism:
2. Primära, sekundära och tertiära aminer är isomera till varandra (interklassisomerism):
Som framgår av exemplen ovan, för att namnge en amin, är substituenterna associerade med kväveatomen listade (i prioritetsordning), och suffixet är dåligt - amin.
Fysikaliska egenskaper hos aminer
De enklaste aminerna (metylamin, dimetylamin, trimetylamin) är gasformiga ämnen. De återstående lägre aminerna är vätskor som löser sig väl i vatten. De har en karakteristisk lukt som påminner om lukten av ammoniak.
Primära och sekundära aminer kan bilda vätebindningar. Detta leder till en markant ökning av deras kokpunkter jämfört med föreningar med samma molekylvikt men som inte kan bilda vätebindningar.
Anilin är en oljig vätska, svårlöslig i vatten, kokande vid 184°C.
Kemiska egenskaper hos aminer
De kemiska egenskaperna hos aminer bestäms huvudsakligen av närvaron av ett odelat elektronpar vid kväveatomen.
Aminer som baser. Kväveatomen i aminogruppen, liksom kväveatomen i ammoniakmolekylen, kan på grund av det ensamma elektronparet bilda en kovalent bindning enligt donator-acceptor-mekanismen, fungera som en donator. I detta avseende kan aminer, som ammoniak, fästa en vätekatjon, d.v.s. fungera som en bas:
1. Reaktion av amioner med vatten leder till bildandet av hydroxidjoner:
2. Reaktion med syror. Ammoniak reagerar med syror och bildar ammoniumsalter. Aminer kan också reagera med syror:
De huvudsakliga egenskaperna hos alifatiska aminer är mer uttalade än hos ammoniak. Detta beror på närvaron av en eller flera donatoralkylsubstituenter, vars positiva induktiva effekt ökar elektrondensiteten på kväveatomen. Att öka elektrontätheten förvandlar kväve till en starkare elektronpardonator, vilket ökar dess grundläggande egenskaper:
Amionbränning. Aminer brinner i luften för att bilda koldioxid, vatten och kväve:
Applicering av aminer
Aminer används i stor utsträckning för framställning av läkemedel och polymera material. Anilin är den viktigaste föreningen i denna klass, som används för framställning av anilinfärgämnen, läkemedel (sulfanilamidpreparat), polymera material (anilin-formaldehydhartser).
FÖRELÄSNINGSÄMNE: aminer och aminoalkoholer
Frågor:
generella egenskaper Nyckelord: struktur, klassificering, nomenklatur.
Förvärvsmetoder
Kemiska egenskaper
enskilda företrädare. Identifieringsmetoder.
Allmänna egenskaper: struktur, klassificering, nomenklatur
Aminer är derivat av ammoniak, vars molekyl har väteatomer ersatta av kolväteradikaler.
Klassificering
1– Beroende på antalet substituerade väteatomer i ammoniak, särskiljs aminer:
– primär innehåller en aminogrupp en aminogrupp (–NH 2), generell formel: R–NH 2,
– sekundär innehåller en iminogrupp (–NH),
allmän formel: R1-NH-R2
– tertiär innehåller en kväveatom, den allmänna formeln: R 3 -N
Föreningar med en kvartär kväveatom är också kända: kvartär ammoniumhydroxid och dess salter.
2– Beroende på radikalens struktur särskiljs aminer:
– alifatisk (begränsande och omättad)
– alicyklisk
- aromatisk (innehåller en aminogrupp eller sidokedja i kärnan)
- heterocyklisk.
Nomenklatur, aminisomerism
1. Namnen på aminer enligt rationell nomenklatur härleds vanligtvis från namnen på deras ingående kolväteradikaler med tillägg av ändelsen -amin : metylamin CH3-NH2, dimetylamin CH3-NH-CH3, trimetylamin (CH3)3N, propylamin CH3CH2CH2-NH2, fenylamin C6H5-NH2, etc.
2. Enligt IUPAC-nomenklaturen betraktas aminogruppen som en funktionell grupp och dess namn amino sätt före namnet på huvudkedjan:
Aminernas isomerism beror på radikalernas isomerism.
Metoder för att erhålla aminer
Aminer kan erhållas på olika sätt.
A) Effekt på ammoniak av haloalkyler
2NH 3 + CH 3 I -–® CH 3 - NH 2 + NH 4 I
B) Katalytisk hydrogenering av nitrobensen med molekylärt väte:
C 6 H 5 NO 2 -–® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O
nitrobensen kattanilin
C) Erhållande av lägre aminer (С 1 - С 4) genom alkylering med alkoholer:
350°C, Al2O3
R–OH + NH 3 ––––––––––––® R–NH 2 +H 2 O
350°C, Al2O3
2R–OH + NH 3 –––––––––––® R 2 –NH +2H 2 O
350°C, Al2O3
3R–OH + NH 3 ––––––––––––® R 3 –N + 3H 2 O
Fysikaliska egenskaper hos aminer
Metylamin, dimetylamin och trimetylamin är gaser, de mellersta medlemmarna i aminserien är vätskor, de högre är fasta ämnen. Med ökningen molekylvikt aminer, deras densitet ökar, kokpunkten stiger och lösligheten i vatten minskar. Högre aminer är olösliga i vatten. Lägre aminer har en obehaglig lukt, något som påminner om lukten av bortskämd fisk. Högre aminer är antingen luktfria eller har en mycket låg lukt. Aromatiska aminer är färglösa vätskor eller fasta ämnen med en obehaglig lukt och är giftiga.
Kemiska egenskaper hos aminer
Det kemiska beteendet hos aminer bestäms av närvaron av en aminogrupp i molekylen. Det yttre skalet av kväveatomen har 5 elektroner. I aminmolekylen, såväl som i ammoniakmolekylen, spenderar kväveatomen på bildandet av tre kovalenta bindningar tre elektroner och två förblir fria.
Närvaron av ett fritt elektronpar vid kväveatomen gör det möjligt för det att fästa en proton, därför liknar aminer ammoniak, uppvisar grundläggande egenskaper, bildar hydroxider, salter.
Saltbildning. Aminer med syror ger salter, som under inverkan av en stark bas återigen ger fria aminer:
Aminer ger salter även med svag kolsyra:
Liksom ammoniak har aminer grundläggande egenskaper på grund av bindningen av protoner till en svagt dissocierande substituerad ammoniumkatjon:
 |
När en amin löses i vatten förbrukas en del av vattenprotonerna på bildandet av en katjon; sålunda uppträder ett överskott av hydroxidjoner i lösningen, och den har alkaliska egenskaper som är tillräckliga för att färga lösningar av lackmusblått och fenolftaleinlösningar crimson. Basiciteten hos aminer i den begränsande serien varierar inom mycket små gränser och ligger nära basiteten för ammoniak.
Effekten av metylgrupper ökar något basiciteten hos metyl- och dimetylamin. I fallet med trimetylamin hindrar metylgrupperna redan solvatiseringen av den resulterande katjonen och minskar dess stabilisering och följaktligen dess basicitet.
Aminsalter bör betraktas som komplexa föreningar. Den centrala atomen i dem är en kväveatom, vars koordinationsnummer är fyra. Väteatomer eller alkyler är bundna till kväveatomen och är belägna i den inre sfären; syraresten ligger i den yttre sfären.
Acylering av aminer. Under verkan av vissa derivat av organiska syror (syrahalogenider, anhydrider, etc.) på primära och sekundära aminer bildas amider:
Sekundära aminer med salpetersyrlighet ger nitrosaminer- gulaktiga vätskor, lätt lösliga i vatten:
Tertiära aminer är resistenta mot verkan av utspädd salpetersyrlighet i kyla (de bildar salter av salpetersyrlighet), under svårare förhållanden spjälkas en av radikalerna och nitrosoamin bildas.
Diaminer
Diaminer spelar en viktig roll i biologiska processer. Som regel är de lättlösliga i vatten, har en karakteristisk lukt, har en stark alkalisk reaktion, interagerar med CO 2 -luft. Diaminer bildar stabila salter med två ekvivalenter syra.
Etylendiamin (1,2-etandiamin) H2NCH2CH2NH2. Det är den enklaste diaminen; kan erhållas genom inverkan av ammoniak på etylenbromid:
Tetrametylendiamin (1,4-butandiamin), eller putrescin, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 och pentametylendiamin (1,5-pentandiamin) NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2, eller kadaverin. De upptäcktes i nedbrytningsprodukter av proteinämnen; bildas under dekarboxyleringen av diaminosyror och benämns ptomäner(från grekiska - lik), de ansågs tidigare som "kadaveriska gifter". Det har nu visat sig att ruttnande proteiners toxicitet inte orsakas av ptomainer, utan av närvaron av andra ämnen.
Putrescine och cadaverine bildas som ett resultat av den vitala aktiviteten hos många mikroorganismer (till exempel orsakande medel för stelkramp och kolera) och svampar; de finns i ost, ergot, flugsvamp, öljäst.
Vissa diaminer används som råmaterial för framställning av polyamidfibrer och plaster. Så från hexametylendiamin NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 erhölls en mycket värdefull syntetisk fiber - nylon-(USA) eller anid(Ryssland).
Aminoalkoholer
Aminoalkoholer- föreningar med blandade funktioner, vars molekyl innehåller amino- och hydroxigrupper.
Aminoetanol(etanolamin) HO-CH2CH2-NH2 eller kolamin.
Etanolamin är en tjock oljig vätska, blandbar med vatten i alla avseenden och har starka alkaliska egenskaper. Tillsammans med monoetanolamin erhålls även dietanolamin och trietanolamin:
Kolin är en del av lecitiner- fettliknande ämnen, mycket vanliga i djur- och växtorganismer, och kan isoleras från dem. Kolin är en kristallin, mycket hygroskopisk massa som lätt töms i luften. Den har starka alkaliska egenskaper och bildar lätt salter med syror.
När kolin acyleras med ättiksyraanhydrid, kolinacetat,även kallad acetylkolin:
 |
Acetylkolin spelar en extremt viktig biokemisk roll, eftersom det är en mediator (mellanled) som överför excitation från nervreceptorer till muskler.
Organiska baser - detta namn används ofta i kemi för föreningar som är derivat av ammoniak. Väteatomer i dess molekyl ersätts av kolväteradikaler. Vi pratar om aminer - föreningar som upprepar sig Kemiska egenskaper ammoniak. I vår artikel kommer vi att bekanta oss med den allmänna formeln för aminer och deras egenskaper.
Molekylens struktur
Beroende på hur många väteatomer som ersätts av kolväteradikaler särskiljs primära, sekundära och tertiära aminer. Till exempel är metylamin en primär amin i vilken vätegruppen har ersatts med en -CH3-grupp. Strukturformeln för aminer är R-NH 2 och kan användas för att bestämma sammansättningen av organiskt material. Ett exempel på en sekundär amin kan vara dimetylamin, som har följande form: NH2-NH-NH2. I molekylerna av tertiära föreningar är ammoniakens alla tre väteatomer ersatta av kolväteradikaler, till exempel har trimetylamin formeln (NH 2) 3 N. Aminernas struktur påverkar deras fysikaliska och kemiska egenskaper.
Fysiska drag
Det aggregerade tillståndet för aminer beror på radikalernas molära massa. Ju mindre den är, desto lägre är ämnets specifika vikt. De lägre ämnena i aminklassen representeras av gaser (till exempel metylamin). De har en uttalad lukt av ammoniak. Mediumaminer är lågluktande vätskor, och föreningar med en stor mängd kolväteradikal är luktfria fasta ämnen. Aminernas löslighet beror också på radikalens massa: ju större den är, desto sämre löser ämnet sig i vatten. Således bestämmer strukturen av aminer deras fysiska tillstånd och egenskaper.
Kemiska egenskaper
Ämnesegenskaperna beror huvudsakligen på omvandlingarna av aminogruppen, där den ledande rollen tilldelas dess odelade elektronpar. Eftersom organiska ämnen i aminklassen är derivat av ammoniak, kan de utföra reaktioner som är karakteristiska för NH 3. Till exempel är föreningar lösliga i vatten. Produkterna av en sådan reaktion kommer att vara ämnen som uppvisar egenskaperna hos hydroxider. Till exempel bildar metylamin, vars atomsammansättning följer den allmänna formeln för mättade aminer R-NH 2, en förening med vatten - metylammoniumhydroxid:
CH3 - NH2 + H2O \u003d OH
Organiska baser interagerar med oorganiska syror, medan salt finns i produkterna. Så, metylamin med saltsyra ger metylammoniumklorid:
CH3-NH2 + HCl -> Cl
Reaktionerna av aminer, vars allmänna formel är R-NH 2, med organiska syror fortskrider med ersättning av väteatomen i aminogruppen med en komplex anjon av syraresten. De kallas alkyleringsreaktioner. Liksom i reaktionen med nitritsyra kan acylderivat endast bilda primära och sekundära aminer. Trimetylamin och andra tertiära aminer är inte kapabla till sådana interaktioner. Vi lägger också till att alkylering i analytisk kemi används för att separera blandningar av aminer, fungerar den också som en kvalitativ reaktion för primära och sekundära aminer. Bland cykliska aminer intar anilin en viktig plats. Den extraheras från nitrobensen genom reduktion av den senare med väte i närvaro av en katalysator. Anilin är en råvara för tillverkning av plast, färgämnen, sprängämnen och mediciner.
Egenskaper hos tertiära aminer
Tertiära ammoniakderivat skiljer sig i sina kemiska egenskaper från en- eller tvåsubstituerade föreningar. Till exempel kan de interagera med halogenderivat av mättade kolväten. Som ett resultat bildas tetraalkylammoniumsalter. Silveroxid reagerar med tertiära aminer medan aminerna omvandlas till tetraalkylammoniumhydroxider som är starka baser. Aprotiska syror, såsom bortrifluorid, kan bilda komplexa föreningar med trimetylamin.
Kvalitativt test för primära aminer
Salpetersyrlighet kan fungera som ett reagens med vilket en eller disubstituerade aminer kan detekteras. Eftersom det inte finns i fritt tillstånd, för att få det i lösning, utförs först en reaktion mellan utspädd saltsyra och natriumnitrit. Den lösta primära aminen tillsätts sedan. Sammansättningen av dess molekyl kan uttryckas med den allmänna formeln för aminer: R-NH 2. Denna process åtföljs av uppkomsten av molekyler av omättade kolväten, som kan bestämmas genom reaktion med bromvatten eller en lösning av kaliumpermanganat. Isonitrilreaktionen kan också betraktas som kvalitativ. I den interagerar primära aminer med kloroform i ett medium med en överskottskoncentration av hydroxogruppanjoner. Som ett resultat bildas isonitriler, som har en obehaglig specifik lukt.
Funktioner av reaktionen av sekundära aminer med nitritsyra
Tekniken för att erhålla HNO 2-reagenset beskrivs av oss ovan. Sedan tillsätts ett organiskt ammoniakderivat innehållande två kolväteradikaler till lösningen innehållande reagenset, till exempel dietylamin, vars molekyl motsvarar den allmänna formeln för sekundära aminer NH2-R-NH2. I reaktionsprodukterna finner vi en nitroförening: N-nitrosodietylamin. Om den påverkas med saltsyra, sönderdelas föreningen till kloridsaltet av utgångsaminen och nitrosylklorid. Vi tillägger också att tertiära aminer inte kan reagera med salpetersyrlighet. Detta förklaras av följande faktum: nitritsyra är en svag syra, och dess salter, när de interagerar med aminer som innehåller tre kolväteradikaler, hydrolyseras fullständigt i vattenlösningar.
Hur man får
Aminer, vars allmänna formel är R-NH2, kan erhållas genom att reducera föreningar som innehåller kväve. Till exempel kan det vara reduktionen av nitroalkaner i närvaro av en katalysator - metalliskt nickel - vid upphettning till +50 ⁰C och vid ett tryck på upp till 100 atm. Nitroetan, nitropropan eller nitrometan omvandlas till aminer genom denna process. Ämnen av denna klass kan också erhållas genom vätereduktion av föreningar av nitrilgruppen. Denna reaktion sker i organiska lösningsmedel, medan närvaron av en nickelkatalysator krävs. Om metalliskt natrium används som reduktionsmedel, utförs i detta fall processen i en alkohollösning. Låt oss ge ytterligare två metoder som exempel: aminering av haloalkaner och alkoholer.
I det första fallet bildas en blandning av aminer. Aminering av alkoholer utförs på följande sätt: en blandning av metanol eller etanolångor med ammoniak leds över kalciumoxid, som fungerar som en katalysator. De resulterande primära, sekundära och tertiära aminerna kan vanligtvis separeras genom destillation.
I vår artikel studerade vi strukturen och egenskaperna hos kvävehaltiga organiska föreningar - aminer.
Aminer är organiska derivat av ammoniak som innehåller en aminogrupp NH 2 och en organisk radikal. PÅ allmänt fall formeln för en amin är formeln för ammoniak där väteatomerna är ersatta av en kolväteradikal.
Klassificering
- Beroende på hur många väteatomer i ammoniak som ersätts med en radikal, särskiljs primära aminer (en atom), sekundära, tertiära. Radikaler kan vara samma eller olika typer.
- En amin kan innehålla mer än en aminogrupp, men flera. Enligt denna egenskap är de uppdelade i mono-, di-, tri-, ... polyaminer.
- Beroende på vilken typ av radikaler som är associerade med kväveatomen finns det alifatiska (som inte innehåller cykliska kedjor), aromatiska (innehåller en cykel, den mest kända är anilin med en bensenring), blandade (fettaromatiska, innehållande cykliska och icke- cykliska radikaler).
Egenskaper
Beroende på längden på kedjan av atomer i den organiska radikalen kan aminer vara gasformiga (tri-, di-, metylamin, etylamin), flytande eller fasta ämnen. Ju längre kedja desto hårdare ämne. De enklaste aminerna är vattenlösliga, men när man går över till mer komplexa föreningar minskar vattenlösligheten.
Gasformiga och flytande aminer är ämnen med en uttalad lukt av ammoniak. Fasta ämnen är praktiskt taget luktfria.
Aminer dyker upp i kemiska reaktioner starka basegenskaper, som ett resultat av interaktion med oorganiska syror erhålls alkylammoniumsalter. Reaktionen med salpetersyrlighet är kvalitativ för denna klass av föreningar. När det gäller den primära aminen erhålls alkohol och gasformigt kväve, med den sekundära, en olöslig gul fällning med en uttalad lukt av nitrosodimetylamin; med den tertiära reaktionen går inte.
Reagerar med syre (bränna i luft), halogener, karboxylsyror och deras derivat, aldehyder, ketoner.
Nästan alla aminer, med sällsynta undantag, är giftiga. Så den mest kända representanten för klassen, anilin, penetrerar lätt huden, oxiderar hemoglobin, trycker ner det centrala nervsystemet, stör metabolismen, vilket till och med kan leda till döden. Giftigt för människor och par.
Tecken på förgiftning:
Dyspné,
- cyanos i näsan, läpparna, fingertopparna,
- snabb andning och ökad hjärtslag, medvetslöshet.
Första hjälpen:
Tvätta bort det kemiska reagenset med bomullsull och alkohol,
- ge tillgång till ren luft,
- ring en ambulans.
Ansökan
Som härdare för epoxihartser.
Som en katalysator inom kemisk industri och metallurgi.
Råmaterial för tillverkning av konstgjorda polyamidfibrer, såsom nylon.
För tillverkning av polyuretaner, polyuretanskum, polyuretanlim.
Den initiala produkten för framställning av anilin är grunden för anilinfärgämnen.
För tillverkning av läkemedel.
För tillverkning av fenol-formaldehydhartser.
För syntes av repellenter, fungicider, insekticider, bekämpningsmedel, mineralgödselmedel, vulkaniseringsacceleratorer av gummi, anti-korrosionsreagenser, buffertlösningar.
Som tillsats till motoroljor och bränslen, torrt bränsle.
För att erhålla ljuskänsliga material.
Urotropin används både som kosttillskott och som ingrediens kosmetika.
I vår webbutik kan du köpa reagenser som tillhör klassen aminer.
metylamin
Primär alifatisk amin. Det är efterfrågat som ett råmaterial för produktion av mediciner, färgämnen, bekämpningsmedel.
dietylamin
sekundär amin. Det används som en initial produkt vid tillverkning av bekämpningsmedel, läkemedel (till exempel novokain), färgämnen, repellenter, tillsatser till bränsle och motoroljor. Det används för att tillverka reagenser för korrosionsskydd, för att förädla malmer, för att härda epoxihartser och för att påskynda vulkaniseringsprocesser.
Trietylamin
Tertiär amin. Det används i den kemiska industrin som en katalysator vid tillverkning av gummi, 
epoxihartser, polyuretanskum. Inom metallurgi - en härdande katalysator i icke-bränningsprocesser. Råmaterial i den organiska syntesen av läkemedel, mineralgödsel, ogräsbekämpningsmedel, färger.
1-butylamin
Tert-butylamin, en förening i vilken en organisk tert-butylgrupp är bunden till kväve. Ämnet används vid syntes av gummivulkaniseringsförstärkare, läkemedel, färgämnen, tanniner, preparat för bekämpning av ogräs och insekter.
Urotropin (hexamin)
polycyklisk amin. Ett ämne som efterfrågas i ekonomin. Används som livsmedelstillsats, läkemedel och läkemedelskomponent, ingrediens i kosmetika, buffertlösningar för analytisk kemi; som torrt bränsle, polymerhartshärdare, vid syntes av fenol-formaldehydhartser, fungicider, sprängämnen, korrosionsskyddsmedel.
