Amiinien kemialliset ominaisuudet.
Koska amiinit, jotka ovat ammoniakin johdannaisia, ovat rakenteeltaan samanlaisia (ts. niillä on jakamaton elektronipari typpiatomissa), niillä on samanlaisia ominaisuuksia kuin se. Nuo. amiinit, kuten ammoniakki, ovat emäksiä, koska typpiatomi voi tarjota elektroniparin muodostamaan sidoksen elektronivajaisten hiukkasten kanssa luovuttaja-akseptorimekanismin mukaisesti (vastaa Lewisin emäksisyyden määritelmää).
I. Amiinien ominaisuudet emäksinä (protonin vastaanottajat)
1. Alifaattisten amiinien vesiliuokset osoittavat alkalista reaktiota, koska kun ne ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, muodostuu ammoniumhydroksidin kaltaisia alkyyliammoniumhydroksideja:
CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH 3 + + OH -
Aniliini ei käytännössä reagoi veden kanssa.
Vesiliuokset ovat luonteeltaan emäksisiä:
Protonin sidos amiinin kanssa, kuten ammoniakin kanssa, muodostuu luovuttaja-akseptorimekanismin mukaisesti typpiatomin yksinäisen elektroniparin ansiosta.
Alifaattiset amiinit ovat vahvempia emäksiä kuin ammoniakki, koska alkyyliradikaalit lisäävät elektronitiheyttä typpiatomissa johtuen +:sta minä-vaikutus. Tästä syystä typpiatomin elektroniparia pidetään vähemmän lujasti ja se on helpommin vuorovaikutuksessa protonin kanssa.
2. Vuorovaikutuksessa happojen kanssa amiinit muodostavat suoloja:
C 6 H 5 NH 2 + HCl → (C 6 H 5 NH 3) Cl
fenyyliammoniumkloridi
2CH 3 NH 2 + H 2 SO 4 → (CH 3 NH 3) 2 SO 4
metyyliammoniumsulfaatti
Amiinisuolat ovat kiinteitä aineita, jotka liukenevat hyvin veteen ja huonosti ei-polaarisiin nesteisiin. Reagoiessaan alkalien kanssa vapautuu vapaita amiineja:
Aromaattiset amiinit ovat heikompia emäksiä kuin ammoniakki, koska typpiatomin yksinäinen elektronipari siirtyy kohti bentseenirengasta konjugoituen aromaattisen ytimen π-elektronien kanssa, mikä vähentää typpiatomin elektronitiheyttä (-M-ilmiö). Päinvastoin, alkyyliryhmä on hyvä elektronitiheyden luovuttaja (+I-vaikutus).
tai 
Typpiatomin elektronitiheyden väheneminen johtaa heikkenemiseen kyvyssä erottaa protoneja heikoista hapoista. Siksi aniliini on vuorovaikutuksessa vain vahvoja happoja(HCl, H 2 SO 4), eikä sen vesiliuos värjää lakmusia Sininen väri.
Amiinimolekyylien typpiatomilla on jakamaton elektronipari, joka voi osallistua sidoksen muodostumiseen luovuttaja-akseptorimekanismin avulla.
aniliiniammoniakki primaarinen amiini sekundaarinen amiini tertiäärinen amiini
typpiatomin elektronitiheys kasvaa.
Koska molekyyleissä on yksittäinen elektronipari, amiinit, kuten ammoniakki, osoittavat perusominaisuuksia.
aniliini ammoniakki primaarinen amiini sekundaarinen amiini
perusominaisuudet paranevat radikaalien tyypin ja lukumäärän vaikutuksesta.
C6H5NH2< NH 3 < RNH 2 < R 2 NH < R 3 N (в газовой фазе)
II. Amiinin hapetus
Amiinit, erityisesti aromaattiset, hapettuvat helposti ilmassa. Toisin kuin ammoniakki, ne voivat syttyä avotulesta. Aromaattiset amiinit hapettavat spontaanisti ilmassa. Siten aniliini muuttuu nopeasti ruskeaksi ilmassa hapettumisen vuoksi.
4CH 3 NH 2 + 9O 2 → 4CO 2 + 10H 2 O + 2N 2
4C 6 H 5 NH 2 + 31O 2 → 24CO 2 + 14H 2 O + 2N 2
III. Vuorovaikutus typpihappo
Typpihappo HNO 2 on epästabiili yhdiste. Siksi sitä käytetään vain valintahetkellä. HNO 2 muodostuu, kuten kaikki heikot hapot, vahvan hapon vaikutuksesta sen suolaan (nitriitti):
KNO 2 + HCl → HNO 2 + KCl
tai NO2- + H+ → HNO2
Reaktiotuotteiden rakenne typpihapon kanssa riippuu amiinin luonteesta. Siksi tätä reaktiota käytetään erottamaan primaariset, sekundaariset ja tertiaariset amiinit.
Primääriset alifaattiset amiinit HNO 2:n kanssa muodostavat alkoholeja:
R-NH2 + HNO2 → R-OH + N2 + H2O
- Erittäin tärkeä on primaaristen aromaattisten amiinien diatsotointireaktio typpihapon vaikutuksesta, joka saadaan natriumnitriitin reaktiolla suolahappo. Ja sitten muodostuu fenolia:
Sekundaariset amiinit (alifaattiset ja aromaattiset) HNO 2:n vaikutuksesta muuttuvat N-nitrosojohdannaisiksi (aineiksi, joilla on ominainen haju):
R2NH + H-O-N=O → R2N-N=O + H20
alkyylinitrosamiini
· Reaktio tertiääristen amiinien kanssa johtaa epästabiilien suolojen muodostumiseen, eikä sillä ole käytännön merkitystä.
IV. Erikoisominaisuudet:
1. Monimutkaisten yhdisteiden muodostuminen siirtymämetallien kanssa:
2. Alkyylihalogenidien lisääminen Amiinit lisäävät halogeenialkaaneja suolan muodostamiseksi:
Käsittelemällä saatua suolaa alkalilla saat vapaan amiinin:
V. Aromaattinen elektrofiilinen substituutio aromaattisissa amiineissa (aniliinin reaktio bromiveden tai typpihapon kanssa):
Aromaattisissa amiineissa aminoryhmä helpottaa substituutiota bentseenirenkaan orto- ja para-asemissa. Siksi aniliinihalogenoituminen tapahtuu nopeasti myös ilman katalyyttejä, ja kolme bentseenirenkaan vetyatomia vaihtuu kerralla, ja valkoinen 2,4,6-tribromaniliinin sakka saostuu:
Tätä reaktiota bromiveden kanssa käytetään aniliinin kvalitatiivisena reaktiona.
Näissä reaktioissa (bromaus ja nitraus) muodostuu pääasiassa orto- ja pari-johdannaiset.
4. Menetelmät amiinien saamiseksi.
1. Hoffmannin reaktio. Yksi ensimmäisistä menetelmistä primääristen amiinien saamiseksi on ammoniakin alkylointi alkyylihalogenideilla:
Se ei ole paras paras tapa, koska tuloksena on kaiken substituutioasteen amiinien seos:
jne. Alkylointiaineina voivat toimia paitsi alkyylihalogenidit, myös alkoholit. Tätä varten ammoniakin ja alkoholin seos johdetaan alumiinioksidin yli korkeassa lämpötilassa.
2. Zininin reaktio- kätevä tapa saada aromaattisia amiineja aromaattisten nitroyhdisteiden pelkistämisessä. Pelkistysaineina käytetään seuraavia: H2 (katalyytillä). Joskus vetyä syntyy suoraan reaktion hetkellä, jolloin metalleja (sinkki, rauta) käsitellään laimealla hapolla.
2HCl + Fe (lastuja) → FeCl2 + 2H
C6H5NO2 + 6 [H]C6H5NH2 + 2H20.
Teollisuudessa tämä reaktio etenee kuumentamalla nitrobentseeniä vesihöyryn kanssa raudan läsnä ollessa. Laboratoriossa vety "eristyshetkellä" muodostuu sinkin ja alkalin tai raudan reaktiossa suolahapon kanssa. Jälkimmäisessä tapauksessa muodostuu aniliniumkloridia.
3. Nitriilien talteenotto. Käytä LiAlH 4:ää:
4. Aminohappojen entsymaattinen dekarboksylaatio:
5. Amiinien käyttö.
Amiineja käytetään lääketeollisuudessa ja orgaanisessa synteesissä (CH3NH2, (CH3)2NH, (C2H5)2NH jne.); nailonin valmistuksessa (NH2-(CH2)6-NH2-heksametyleenidiamiini); raaka-aineena väriaineiden ja muovien (aniliini) sekä torjunta-aineiden valmistukseen.
Luettelo käytetyistä lähteistä:
- O.S. Gabrielyan ym. Kemia. Luokka 10. Profiilitaso: oppikirja oppilaitoksille; Bustard, Moskova, 2005;
- "Tutor in Chemistry", toimittanut A. S. Egorov; "Phoenix", Rostov-on-Don, 2006;
- G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kemia 10 solua. M., Education, 2001;
- https://www.calc.ru/Aminy-Svoystva-Aminov.html
- http://www.yaklass.ru/materiali?mode=lsntheme&themeid=144
- http://www.chemel.ru/2008-05-24-19-21-00/2008-06-01-16-50-05/193-2008-06-30-20-47-29.html
- http://cnit.ssau.ru/organics/chem5/n232.htm
Amiinien luokitus on monipuolinen ja sen määrää mikä rakenteen piirre otetaan perustana.
Typpiatomiin liittyvien orgaanisten ryhmien lukumäärästä riippuen on:
primaarisilla amiineilla typellä on yksi orgaaninen ryhmä RNH2
sekundaariset amiinit kaksi orgaanista ryhmää typessä R 2 NH, orgaaniset ryhmät voivat olla erilaisia R "R" NH
tertiääriset amiinit kolme orgaanista ryhmää typessä R3N tai R "R" R "" N
Typpeen liittyvän orgaanisen ryhmän tyypin mukaan erotetaan alifaattiset CH 3 N6H 5 N
Molekyylissä olevien aminoryhmien lukumäärän mukaan amiinit jaetaan monoamiineihin CH 3 NH 2, diamiineihin H 2 N (CH 2) 2 NH 2, triamiineihin jne.
Amiinien nimistö.
typpeen liittyvien orgaanisten ryhmien nimeen lisätään sana "amiini", kun taas ryhmät mainitaan aakkosjärjestyksessä, esimerkiksi CH 3 NHC 3 H 7 metyylipropyyliamiini, CH 3 N (C 6 H 5) 2 metyylidifenyyliamiini. Säännöt sallivat myös nimen muodostamisen perustuen hiilivetyyn, jossa aminoryhmää pidetään substituenttina. Tässä tapauksessa sen sijainti ilmoitetaan numeroindeksillä: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H (NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 3-aminopentaani (siniset ylemmät numeroindeksit osoittavat numerojärjestyksen C-atomit). Joillekin amiineille on säilytetty triviaaleja (yksinkertaistettuja) nimiä: C 6 H 5 NH 2 aniliini (nimikkeistön sääntöjen mukainen nimi fenyyliamiini).
Joissakin tapauksissa käytetään vakiintuneita nimiä, jotka ovat vääristyneitä oikeita nimiä: H 2 NCH 2 CH 2 OH monoetanoliamiini (oikea 2-aminoetanoli); (OHCH 2 CH 2) 2 NH dietanoliamiini, oikea nimi on bis(2-hydroksietyyli)amiini. Triviaaleja, vääristyneitä ja systemaattisia (nimikkeistön sääntöjen mukaan laadittuja) nimiä esiintyy melko usein rinnakkain kemiassa.
Amiinien fysikaaliset ominaisuudet.
Amiinien sarjan metyyliamiini CH 3 NH 2, dimetyyliamiini (CH 3) 2 NH, trimetyyliamiini (CH 3) 3 N ja etyyliamiini C 2 H 5 NH 2 ensimmäiset edustajat ovat huoneenlämpötilassa kaasumaisia, sitten niiden lukumäärän kasvaessa. R amiinien atomeista tulee nesteitä ja ketjun pituuden R kasvaessa jopa 10 atomiin C kiteisiä aineita. Amiinien liukoisuus veteen pienenee ketjun pituuden R kasvaessa ja typpeen liittyvien orgaanisten ryhmien määrän kasvaessa (siirtymä sekundaarisiin ja tertiäärisiin amiineihin). Amiinien tuoksu muistuttaa ammoniakin hajua, korkeammat (suurilla R) amiinit ovat käytännössä hajuttomia.
Amiinien kemialliset ominaisuudet.
Amiinien erottuva kyky kiinnittää neutraaleja molekyylejä (esimerkiksi vetyhalogenideja HHal, jolloin muodostuu organoammoniumsuoloja, jotka ovat samanlaisia kuin ammoniumsuoloissa epäorgaaninen kemia. Uuden sidoksen muodostumista varten typpi tarjoaa jakamattoman elektroniparin, joka toimii luovuttajana. H+-protoni, joka osallistuu sidoksen muodostumiseen (halogenidista), toimii vastaanottajana (vastaanottajana), tällaista sidosta kutsutaan luovuttaja-akseptori-sidokseksi (kuva 1). Tuloksena oleva kovalenttinen NH-sidos on täysin ekvivalentti amiinissa olemassa olevien NH-sidosten kanssa.
Tertiaariset amiinit lisäävät myös HCl:a, mutta kun saatua suolaa kuumennetaan happamassa liuoksessa, se hajoaa, kun taas R irtoaa N-atomista:
(C2H5) 3 N+ HCl® [(C2H5)3 N H]Cl
[(C2H5) 3 N H]Cl® (C2H5) 2 N H + C2H5CI
Näitä kahta reaktiota verrattaessa voidaan nähdä, että C2H5-ryhmä ja H ikään kuin vaihtavat paikkoja, minkä seurauksena tertiäärisesta amiinista muodostuu sekundaari.
Liukeneessaan veteen amiinit vangitsevat protonin samalla tavalla, minkä seurauksena liuokseen ilmestyy OH-ioneja, mikä vastaa emäksisen ympäristön muodostumista, joka voidaan havaita tavanomaisilla indikaattoreilla.
C2H5 N H2 + H2O® + + OH
Luovuttaja-akseptori-sidoksen muodostuessa amiinit voivat lisätä HCl:n lisäksi myös halogeenialkyylejä RCl, ja muodostuu uusi NR-sidos, joka vastaa myös olemassa olevia. Jos otamme tertiaarisen amiinin alkuperäiseksi, niin saadaan tetraalkyyliammoniumsuola (neljä R-ryhmää yhdessä N-atomissa):
(C2H5) 3 N+ C 2 H 5 I ® [(C 2 H 5) 4 N] Minä
Nämä suolat, jotka liukenevat veteen ja joihinkin orgaanisiin liuottimiin, hajoavat (hajoavat) muodostaen ioneja:
[(C2H5) 4 N]I ® [(C 2 H 5) 4 N] + + I
Tällaiset liuokset, kuten kaikki ioneja sisältävät liuokset, johtavat sähköä. Tetraalkyyliammoniumsuoloissa halogeeni voidaan korvata HO-ryhmällä:
[(CH3)4 N]Cl + AgOH® [(CH3)4 N]OH + AgCl
Syntynyt tetrametyyliammoniumhydroksidi on vahva emäs, joka on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin alkalit.
Primääriset ja sekundääriset amiinit ovat vuorovaikutuksessa typpihapon HON=O kanssa, mutta ne reagoivat eri tavalla. Primaariset alkoholit muodostuvat primaarisista amiineista:
C2H5 N H2 + H N O2® C2H5OH+ N 2+H20
Toisin kuin primääriset amiinit, sekundaariset amiinit muodostavat typpihapon kanssa keltaisia, niukkaliukoisia nitrosamiineja, jotka sisältävät fragmentin >NN = O:
(C2H5) 2 N H+H N O 2® (C2H5) 2 N N\u003d O + H2O
Tertiaariset amiinit eivät reagoi typpihapon kanssa tavallisessa lämpötilassa, joten typpihappo on reagenssi, jonka avulla voidaan erottaa primääriset, sekundaariset ja tertiaariset amiinit.
Kun amiineja kondensoidaan karboksyylihappojen kanssa, muodostuu happoamideja - yhdisteitä, joissa on fragmentti C (O) N
Amiinien kondensaatio aldehydien ja ketonien kanssa johtaa ns. Schiff-emäsyhdisteiden muodostumiseen, jotka sisältävät fragmentin N=C2.
Kun primääriset amiinit reagoivat fosgeenin Cl 2 C=O kanssa, muodostuu yhdisteitä, joissa on N=C=O-ryhmä, joita kutsutaan isosyanaateiksi (kuva 2d, jolloin saadaan yhdiste, jossa on kaksi isosyanaattiryhmää).
Aromaattisista amiineista tunnetuin on aniliini (fenyyliamiini) C 6 H 5 NH 2. Ominaisuudeltaan se on lähellä alifaattisia amiineja, mutta sen emäksisyys on vähemmän korostunut vesiliuokset hän ei muodosta emäksinen ympäristö. Kuten alifaattiset amiinit, se voi muodostaa ammoniumsuoloja vahvojen mineraalihappojen [C 6 H 5 NH 3] + Cl kanssa. Kun aniliini reagoi typpihapon kanssa (HCl:n läsnä ollessa), muodostuu RN=N-fragmentin sisältävä diatsoyhdiste, joka saadaan ionisuolan muodossa, jota kutsutaan diatsoniumsuolaksi (kuvio 3A). Siten vuorovaikutus typpihapon kanssa ei ole sama kuin alifaattisten amiinien tapauksessa. Aniliinin bentseenirenkaalla on aromaattisille yhdisteille tyypillinen reaktiivisuus ( cm. AROMAATTISUUS), halogenoinnissa vetyatomit sisään orto- ja pari-asemat aminoryhmässä substituoidaan, mikä johtaa kloraniliiniin, joilla on eri substituutioasteita (kuvio 3B). Rikkihapon vaikutus johtaa sulfonoitumiseen pari-asemasta aminoryhmään muodostuu ns. sulfaniilihappo (kuvio 3B).
Amiinien saaminen.
Kun ammoniakki reagoi halogeenialkyylien, kuten RCl:n, kanssa, muodostuu primääristen, sekundaaristen ja tertiääristen amiinien seos. Syntynyt sivutuote HCl lisää amiineihin muodostaen ammoniumsuolaa, mutta ammoniakin ylimäärällä suola hajoaa, mikä mahdollistaa prosessin suorittamisen kvaternääristen ammoniumsuolojen muodostukseen asti (kuvio 4A). Toisin kuin alifaattiset halogeenialkyylit, aryylihalogenidit, esimerkiksi C6H5Cl, reagoivat ammoniakin kanssa erittäin vaikeasti, synteesi on mahdollista vain kuparia sisältävillä katalyyteillä. Teollisuudessa alifaattisia amiineja saadaan katalyyttisellä vuorovaikutuksella alkoholien kanssa NH3:n kanssa 300500 °C:ssa ja 120 MPa:n paineessa, mikä johtaa primääristen, sekundaaristen ja tertiaaristen amiinien seokseen (kuva 4B).
Aldehydien ja ketonien vuorovaikutus muurahaishapon HCOONH4 ammoniumsuolan kanssa tuottaa primäärisiä amiineja (kuva 4C), kun taas aldehydien ja ketonien reaktio primääristen amiinien kanssa (muurahaishapon HCOOH läsnä ollessa) johtaa sekundaarisiin amiineihin (kuva 4D). ).
Nitroyhdisteet (jotka sisältävät NO 2 -ryhmän) muodostavat primäärisiä amiineja pelkistyessään. Tätä N. N. Zininin ehdottamaa menetelmää käytetään vähän alifaattisille yhdisteille, mutta se on tärkeä aromaattisten amiinien saamiseksi ja muodosti perustan teollisuustuotanto aniliini (kuvio 4e).
Erillisinä yhdisteinä amiineja käytetään vähän, esimerkiksi polyeteenipolyamiinia [-C 2 H 4 NH-] käytetään jokapäiväisessä elämässä. n(kauppanimi PEPA) epoksihartsien kovettimena. Amiinien pääasiallinen käyttö välituotteina valmistettaessa erilaisia eloperäinen aine. Johtava rooli on aniliinilla, jonka perusteella valmistetaan laaja valikoima aniliinivärejä, ja väri "erikoistuminen" asetetaan jo itse aniliinin hankintavaiheessa. Ultrapuhdasta aniliinia ilman homologeja kutsutaan teollisuudessa "aniliiniksi siniseksi" (tarkoittaa tulevan väriaineen väriä). "Punaisen aniliinin" tulee sisältää aniliinin lisäksi seosta orto- ja pari-toluidiini (CH3C6H4NH2).
Alifaattiset diamiinit ovat lähtöaineita polyamidien valmistuksessa, esimerkiksi nailon (kuva 2), jota käytetään laajalti kuitujen, polymeerikalvojen sekä koneenrakennuksen komponenttien ja osien valmistukseen (polyamidihammaspyörät).
Polyuretaanit saadaan alifaattisista di-isosyanaateista (kuva 2), joilla on monimutkaisia teknisesti tärkeitä ominaisuuksia: suuri lujuus yhdistettynä elastisuuteen ja erittäin korkea kulutuskestävyys (polyuretaanikengänpohjat) sekä hyvä tarttuvuus monenlaisiin materiaaleihin (polyuretaani). liimat). Niitä käytetään laajalti vaahdotetussa muodossa (polyuretaanivaahdot).
Sulfaniilihapon (kuva 3) perusteella syntetisoidaan tulehduskipulääkkeitä sulfonamideja.
Diatsoniumsuoloja (kuva 2) käytetään valoherkissä materiaaleissa piirustukseen, mikä mahdollistaa kuvan saamisen, joka ohittaa tavallisen hopeahalogenidivalokuvan ( cm. KEVYT KOPIOINTI).
Mihail Levitsky
Hiilivetysubstituenttien luonteen mukaan amiinit jaetaan
Amiinien yleiset rakenteelliset ominaisuudet
Kuten ammoniakkimolekyylissä, minkä tahansa amiinin molekyylissä typpiatomilla on jakamaton elektronipari, joka on suunnattu johonkin vääristyneen tetraedrin kärjestä:
Tästä syystä amiineilla, kuten ammoniakilla, on merkittävästi korostuneet perusominaisuudet.
Joten amiinit, kuten ammoniakki, reagoivat palautuvasti veden kanssa muodostaen heikkoja emäksiä:
Vetykationin sidos amiinimolekyylissä olevan typpiatomin kanssa toteutetaan luovuttaja-akseptorimekanismilla typpiatomin yksinäisen elektroniparin ansiosta. Limit-amiinit ovat vahvempia emäksiä verrattuna ammoniakkiin, koska. sellaisissa amiineissa hiilivetysubstituenteilla on positiivinen induktiivinen (+I) vaikutus. Tässä suhteessa typpiatomin elektronitiheys kasvaa, mikä helpottaa sen vuorovaikutusta H + -kationin kanssa.
Aromaattisilla amiineilla, jos aminoryhmä on suoraan yhteydessä aromaattiseen ytimeen, on heikommat emäksiset ominaisuudet kuin ammoniakki. Tämä johtuu siitä, että typpiatomin yksinäinen elektronipari siirtyy kohti bentseenirenkaan aromaattista π-järjestelmää, minkä seurauksena elektronitiheys typpiatomilla pienenee. Tämä puolestaan johtaa perusominaisuuksien heikkenemiseen, erityisesti kykyyn olla vuorovaikutuksessa veden kanssa. Joten esimerkiksi aniliini reagoi vain vahvojen happojen kanssa, eikä käytännössä reagoi veden kanssa.
Tyydyttyneiden amiinien kemialliset ominaisuudet
Kuten jo mainittiin, amiinit reagoivat palautuvasti veden kanssa:
Amiinien vesiliuoksilla on ympäristön emäksinen reaktio johtuen tuloksena olevien emästen dissosiaatiosta:
Tyydyttyneet amiinit reagoivat veden kanssa paremmin kuin ammoniakki vahvempien emäksisten ominaisuuksiensa vuoksi.
Tyydyttyneiden amiinien pääominaisuudet lisääntyvät sarjassa.
Sekundaariset rajoittavat amiinit ovat vahvempia emäksiä kuin primaariset rajoittavat amiinit, jotka puolestaan ovat vahvempia emäksiä kuin ammoniakki. Mitä tulee tertiääristen amiinien perusominaisuuksiin, mitä tulee reaktioihin vesiliuoksissa, tertiääristen amiinien perusominaisuudet ovat paljon huonommat kuin sekundääristen amiinien ja jopa hieman huonommat kuin primaaristen. Tämä johtuu steerisistä esteistä, jotka vaikuttavat merkittävästi amiinin protonoitumisnopeuteen. Toisin sanoen kolme substituenttia "sulkee" typpiatomin ja estää sen vuorovaikutuksen H+-kationien kanssa.
Vuorovaikutus happojen kanssa
Sekä vapaat tyydyttyneet amiinit että niiden vesiliuokset ovat vuorovaikutuksessa happojen kanssa. Tässä tapauksessa muodostuu suoloja:
Koska tyydyttyneiden amiinien perusominaisuudet ovat selvempiä kuin ammoniakin, tällaiset amiinit reagoivat jopa heikkojen happojen, kuten hiilihapon, kanssa:
Amiinisuolat ovat kiinteitä aineita, jotka liukenevat hyvin veteen ja huonosti ei-polaarisiin orgaanisiin liuottimiin. Amiinisuolojen vuorovaikutus alkalien kanssa johtaa vapaiden amiinien vapautumiseen, samalla tavalla kuin ammoniakki syrjäytetään alkalien vaikutuksesta ammoniumsuoloihin:
2. Primääriset rajoittavat amiinit reagoivat typpihapon kanssa muodostaen vastaavia alkoholeja, typen N 2:ta ja vettä. Esimerkiksi:
Tälle reaktiolle tyypillinen piirre on kaasumaisen typen muodostuminen, jonka yhteydessä se on kvalitatiivista primäärisille amiineille ja sitä käytetään erottamaan ne sekundäärisistä ja tertiaarisista amiineista. On huomattava, että useimmiten tämä reaktio suoritetaan sekoittamalla amiinia ei itse typpihapon liuokseen, vaan typpihapon suolaliuokseen (nitriitti) ja lisäämällä sitten vahvaa mineraalihappoa tähän seokseen. Kun nitriitit ovat vuorovaikutuksessa vahvojen mineraalihappojen kanssa, muodostuu typpihappoa, joka sitten reagoi amiinin kanssa:
Sekundaariset amiinit muodostavat öljymäisiä nesteitä samanlaisissa olosuhteissa, niin kutsuttuja N-nitrosamiineja, mutta tämä reaktio KÄYTÄ tehtäviä ei esiinny kemiassa. Tertiääriset amiinit eivät reagoi typpihapon kanssa.
Minkä tahansa amiinin täydellinen palaminen johtaa muodostumiseen hiilidioksidi, vesi ja typpi:
Vuorovaikutus halogeenialkaanien kanssa
On huomionarvoista, että täsmälleen sama suola saadaan kloorivedyn vaikutuksesta substituoidumpaan amiiniin. Meidän tapauksessamme vetykloridin ja dimetyyliamiinin vuorovaikutuksen aikana:
Amiinien saaminen:
1) Ammoniakin alkylointi halogeenialkaaneilla:
Jos ammoniakkia ei ole, amiinin sijasta sen suola saadaan:
2) Pelkistys metalleilla (aktiivisuussarjassa vedyksi) happamassa väliaineessa:
sen jälkeen liuoksen käsittely alkalilla vapaan amiinin vapauttamiseksi:
3) Ammoniakin reaktio alkoholien kanssa johtamalla niiden seos kuumennetun alumiinioksidin läpi. Alkoholin/amiinin suhteista riippuen muodostuu primäärisiä, sekundaarisia tai tertiäärisiä amiineja:
Aniliinin kemialliset ominaisuudet
Aniliini - aminobentseenin triviaali nimi, jolla on kaava:
Kuten kuvasta voidaan nähdä, aniliinimolekyylissä aminoryhmä on kytketty suoraan aromaattiseen renkaaseen. Tällaisissa amiineissa, kuten jo mainittiin, perusominaisuudet ovat paljon vähemmän ilmeisiä kuin ammoniakissa. Joten erityisesti aniliini ei käytännössä reagoi veden ja heikkojen happojen, kuten hiilihapon, kanssa.
Aniliinin vuorovaikutus happojen kanssa
Aniliini reagoi vahvojen ja kohtalaisen vahvojen epäorgaanisten happojen kanssa. Tässä tapauksessa muodostuu fenyyliammoniumsuoloja:
Aniliinin reaktio halogeenien kanssa
Kuten jo tämän luvun alussa mainittiin, aromaattisten amiinien aminoryhmä vetäytyy aromaattiseen renkaaseen, mikä puolestaan vähentää elektronitiheyttä typpiatomissa ja sen seurauksena lisää sitä aromaattisessa ytimessä. Elektronitiheyden lisääntyminen aromaattisessa ytimessä johtaa siihen, että elektrofiiliset substituutioreaktiot, erityisesti reaktiot halogeenien kanssa, etenevät paljon helpommin, erityisesti orto- ja para-asemissa suhteessa aminoryhmään. Joten aniliini on helposti vuorovaikutuksessa bromiveden kanssa muodostaen valkoisen 2,4,6-tribromaniliinin sakan:
Tämä reaktio on kvalitatiivinen aniliinille ja antaa usein mahdollisuuden määrittää se muiden orgaanisten yhdisteiden joukosta.
Aniliinin vuorovaikutus typpihapon kanssa
Aniliini reagoi typpihapon kanssa, mutta ottaen huomioon tämän reaktion spesifisyys ja monimutkaisuus todellista KÄYTTÖÄ sitä ei esiinny kemiassa.
Aniliinin alkylointireaktiot
Aniliinin peräkkäisen alkyloinnin avulla typpiatomissa hiilivetyjen halogeenijohdannaisilla voidaan saada sekundäärisiä ja tertiaarisia amiineja:
Aminohappojen kemialliset ominaisuudet
Aminohappoja kutsutaan yhdisteiksi, joiden molekyyleissä on kahden tyyppisiä funktionaalisia ryhmiä - amino- (-NH2) ja karboksi- (-COOH) -ryhmiä.
Toisin sanoen aminohappoja voidaan pitää karboksyylihappojen johdannaisina, joiden molekyyleissä yksi tai useampi vetyatomi on korvattu aminoryhmillä.
Siten aminohappojen yleinen kaava voidaan kirjoittaa muodossa (NH 2) x R(COOH) y, jossa x ja y ovat useimmiten yhtä tai kaksi.
Koska aminohapoilla on sekä aminoryhmä että karboksyyliryhmä, ne ilmentävät Kemiallisia ominaisuuksia samanlainen kuin amiinit ja karboksyylihapot.
Aminohappojen happamat ominaisuudet
Suolojen muodostuminen alkalien ja alkalimetallikarbonaattien kanssa
Aminohappojen esteröinti
Aminohapot voivat päästä esteröitymisreaktioon alkoholien kanssa:
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O
Aminohappojen perusominaisuudet
1. Suolojen muodostuminen vuorovaikutuksessa happojen kanssa
NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl -
2. Vuorovaikutus typpihapon kanssa
NH 2 -CH 2 -COOH + HNO 2 → HO-CH 2 -COOH + N 2 + H 2 O
Huomaa: vuorovaikutus typpihapon kanssa tapahtuu samalla tavalla kuin primääristen amiinien kanssa
3. Alkylointi
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I -
4. Aminohappojen vuorovaikutus keskenään
Aminohapot voivat reagoida keskenään muodostaen peptidejä - yhdisteitä, jotka sisältävät molekyyleissään peptidisidoksen -C (O) -NH-
Samalla on huomioitava, että kahden eri aminohapon välisessä reaktiossa eri dipeptidien muodostuminen tapahtuu samanaikaisesti ilman tiettyjä synteesiolosuhteita. Joten esimerkiksi glysiinin ja alaniinin reaktion sijaan, joka johtaa glysylaniiniin, voi tapahtua alanyyliglysiiniin johtava reaktio:
Lisäksi glysiinimolekyyli ei välttämättä reagoi alaniinimolekyylin kanssa. Peptisaatioreaktioita tapahtuu myös glysiinimolekyylien välillä:
Ja alaniini:
Lisäksi, koska syntyneiden peptidien molekyylit, kuten alkuperäiset aminohappomolekyylit, sisältävät aminoryhmiä ja karboksyyliryhmiä, peptidit itse voivat reagoida aminohappojen ja muiden peptidien kanssa uusien peptidisidosten muodostumisen vuoksi.
Yksittäisiä aminohappoja käytetään synteettisten polypeptidien tai ns. polyamidikuitujen valmistukseen. Joten erityisesti käyttämällä 6-aminoheksaanihapon (ε-aminokapronihapon) polykondensaatiota, nailonia syntetisoidaan teollisuudessa:
Tämän reaktion tuloksena saatua nylonhartsia käytetään tekstiilikuitujen ja muovien valmistukseen.
Aminohappojen sisäisten suolojen muodostuminen vesiliuoksessa
Vesiliuoksissa aminohapot esiintyvät pääasiassa sisäisten suolojen - bipolaaristen ionien (kaksoisionien) - muodossa.
I. Amiinimolekyylissä olevien hiilivetyradikaalien lukumäärän mukaan:
Primääriset amiinit R-NH2
(hiilivetyjen johdannaiset, joissa vetyatomi on korvattu aminoryhmällä -NH 2),
Sekundaariset amiinit R-NH-R"
II. Hiilivetyradikaalin rakenteen mukaan:
Alifaattinen, esimerkiksi: C2H5-NH2-etyyliamiini
Rajoita primaarisia amiineja
Yleinen kaava CnH2n+1NH2 (n ≥ 1); tai C n H 2n + 3 N (n ≥ 1)
Nimikkeistö
Amiinien nimet (erityisesti sekundaariset ja tertiääriset) annetaan yleensä radikaalifunktionaalisen nimikkeistön mukaisesti, luettelemalla radikaalit aakkosjärjestyksessä ja lisäämällä luokan nimen - amiini. Primaaristen amiinien nimet substituutionimikkeistön mukaan koostuvat emohiilivedyn nimestä ja jälkiliitteestä - amiini.
CH3-NH2-metaaniamiini (metyyliamiini)
CH3-CH2-NH2-etaaniamiini (etyyliamiini)
Primaarisia amiineja kutsutaan usein hiilivetyjen johdannaisiksi, joiden molekyyleissä yksi tai useampi vetyatomi on korvattu NH2-aminoryhmillä. Aminoryhmää pidetään substituenttina, ja sen sijainti osoitetaan numerolla nimen alussa. Esimerkiksi:
H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2-1,4-diaminobutaani.
Tämän menetelmän mukaista aniliinia (fenyyliamiinia) C6H5NH2 kutsutaan aminobentseeniksi.
Homologinen sarja tyydyttyneitä amiineja
CH3NH2-metyyliamiini (primäärinen amiini), (CH3)2NH-dimetyyliamiini (sekundaarinen amiini), (CH3)3N-trimetyyliamiini (tertiäärinen amiini) jne.
isomerismi
Rakenteellinen isomerismi
Hiilirunko, alkaen C 4 H 9 NH 2:sta:
Aminoryhmän paikat alkaen C3H7NH2:sta:
Aminoryhmän isomerismi, joka liittyy muutokseen vetyatomien substituutioasteessa typessä:
Spatiaalinen isomerismi
Optinen isomeria on mahdollista alkaen C 4 H 9 NH 2:sta:
Optiset (peili)isomeerit - spatiaaliset isomeerit, joiden molekyylit liittyvät toisiinsa objektina ja yhteensopimattomana peilikuvana (kuten vasen ja oikea käsi).
Fyysiset ominaisuudet
Alarajan amiinit ovat kaasumaisia aineita; homologisen sarjan keskimmäiset jäsenet ovat nesteitä; korkeammat amiinit ovat kiinteitä aineita. Metyyliamiinilla on ammoniakin haju, muilla alemmilla amiineilla on terävä epämiellyttävä haju, joka muistuttaa silakan suolaveden hajua.
Alemmat amiinit liukenevat hyvin veteen, hiilivetyradikaalin lisääntyessä amiinien liukoisuus laskee. Amiineja muodostuu proteiineja sisältävien orgaanisten jäämien hajoamisen aikana. Ihmis- ja eläinorganismeissa muodostuu useita amiineja aminohapoista (biogeeniset amiinit).
Kemiallisia ominaisuuksia
Amiineilla, kuten ammoniakilla, on selvät emästen ominaisuudet, mikä johtuu typpiatomin läsnäolosta amiinimolekyyleissä, joilla on jakamaton elektronipari.
1. Vuorovaikutus veden kanssa
Amiinien liuokset vedessä ovat emäksisiä.
2. Vuorovaikutus happojen kanssa (suolojen muodostuminen)
Amiineja vapautuu suolostaan alkalien vaikutuksesta:
Cl + NaOH → CH 3 CH 2 NH 2 + NaCl + H 2 O
3. Amiinien poltto
4CH 3 NH 2 + 9O 2 → 4CO 2 + 10H 2 O + 2N 2
4. Reaktio typpihapon kanssa (ero primääristen ja sekundääristen ja tertiääristen amiinien välillä)
HNO 2:n vaikutuksesta primaariset amiinit muuttuvat alkoholeiksi vapauttamalla typpeä:
C 2 H 5 NH 2 + HNO 2 → C 2 H 5 OH + N 2 + H 2 O
Miten saada
1. Halogeenialkaanien reaktio ammoniakin kanssa
CH3Br + 2NH3 → CH3NH2 + NH4Br
2. Alkoholien vuorovaikutus ammoniakin kanssa
(Käytännössä nämä reaktiot tuottavat seoksen primäärisiä, sekundaarisia, tertiaarisia amiineja ja kvaternääristä ammoniumsuolaa.)
Amiinit tulivat elämäämme yllättäen. Viime aikoihin asti nämä olivat myrkyllisiä aineita, joiden törmäys saattoi johtaa kuolemaan. Ja nyt, puolentoista vuosisadan jälkeen, käytämme aktiivisesti synteettisiä kuituja, kankaita, rakennusmateriaalit, väriaineet, jotka perustuvat amiineihin. Ei, niistä ei tullut turvallisempia, ihmiset yksinkertaisesti pystyivät "kesyttämään" heidät ja alistamaan heidät, saaden tiettyjä etuja itselleen. Kummasta, ja puhumme lisää.
Määritelmä
Aniliinin kvalitatiiviseen ja kvantitatiiviseen määritykseen liuoksissa tai yhdisteissä käytetään reaktiota, jonka lopussa koeputken pohjalle putoaa valkoinen sakka 2,4,6-tribromaniliinin muodossa.
Amiineja luonnossa
Amiineja löytyy luonnosta kaikkialla vitamiinien, hormonien, aineenvaihdunnan välituotteiden muodossa, niitä löytyy myös eläimistä ja kasveista. Lisäksi elävien organismien mädäntyessä saadaan myös keskikokoisia amiineja, jotka nestemäisessä tilassa levittävät epämiellyttävää silakan suolaveden hajua. Kirjallisuudessa laajalti kuvattu "kadaverinen myrkky" ilmestyi nimenomaan amiinien erityisestä ambrasta johtuen.
Pitkän aikaa harkitsemamme aineet sekoitettiin ammoniakkiin samanlaisen hajun vuoksi. Mutta 1800-luvun puolivälissä ranskalainen kemisti Wurtz pystyi syntetisoimaan metyyliamiinia ja etyyliamiinia ja todistamaan, että ne vapauttavat hiilivetyjä poltettaessa. Se oli perustavanlaatuinen ero mainitut yhdisteet ammoniakista.
Amiinien saaminen teollisissa olosuhteissa
Koska amiinien typpiatomi on alimmassa hapetustilassa, typpeä sisältävien yhdisteiden pelkistys on yksinkertaisinta ja saavutettavalla tavalla vastaanottaa niitä. Juuri häntä käytetään laajalti teollisessa käytännössä halvuutensa vuoksi.
Ensimmäinen menetelmä on nitroyhdisteiden pelkistys. Reaktion, jonka aikana aniliini muodostuu, nimesi tiedemies Zinin, ja se suoritettiin ensimmäisen kerran 1800-luvun puolivälissä. Toinen menetelmä on pelkistää amideja litiumalumiinihydridillä. Primaariset amiinit voidaan myös pelkistää nitriileistä. Kolmas vaihtoehto on alkylointireaktiot, toisin sanoen alkyyliryhmien lisääminen ammoniakkimolekyyleihin.
Amiinien käyttö
Itse, kuten puhtaat aineet, amiineja käytetään vähän. Yksi harvinaisia esimerkkejä- polyeteenipolyamiini (PEPA), joka helpottaa epoksihartsin kovettumista kotioloissa. Pohjimmiltaan primaarinen, tertiäärinen tai sekundaarinen amiini on välituote erilaisten orgaanisten aineiden tuotannossa. Suosituin on aniliini. Se on suuren aniliiniväripaletin perusta. Lopussa näkyvä väri riippuu suoraan valitusta raaka-aineesta. Puhdas aniliini antaa sinisen värin, kun taas aniliinin, orto- ja paratoluidiinin seos on punainen.
Alifaattisia amiineja tarvitaan polyamidien, kuten nailonin ym., valmistamiseksi, joita käytetään koneenrakennuksessa sekä köysien, kankaiden ja kalvojen valmistuksessa. Lisäksi polyuretaanien valmistuksessa käytetään alifaattisia di-isosyanaatteja. Poikkeuksellisten ominaisuuksiensa (keveys, lujuus, elastisuus ja kyky kiinnittää mihin tahansa pintaan) ansiosta niillä on kysyntää rakentamisessa (asennusvaahto, liima) ja kenkäteollisuudessa (liukumista estävät pohjat).
Lääketiede on toinen ala, jolla amiineja käytetään. Kemia auttaa syntetisoimaan niistä sulfonamidiryhmän antibiootteja, joita käytetään menestyksekkäästi toisen linjan lääkkeinä eli varalääkkeinä. Jos bakteerit kehittävät vastustuskykyä välttämättömille lääkkeille.
Haitalliset vaikutukset ihmiskehoon
Tiedetään, että amiinit ovat erittäin myrkyllisiä aineita. Kaikki vuorovaikutus niiden kanssa voi aiheuttaa terveyshaittoja: höyryjen hengittäminen, kosketus avoimen ihon kanssa tai yhdisteiden nieleminen kehoon. Kuolema johtuu hapen puutteesta, koska amiinit (erityisesti aniliini) sitoutuvat veren hemoglobiiniin ja estävät sitä sieppaamasta happimolekyylejä. Hälyttäviä oireita ovat hengenahdistus, sininen nasolaabiaalinen kolmio ja sormenpäät, takypnea (nopea hengitys), takykardia, tajunnan menetys.
Jos joutuu kosketukseen näiden aineiden kanssa paljailla kehon alueilla, ne on poistettava nopeasti alkoholilla kostutetulla vanulla. Tämä on tehtävä mahdollisimman huolellisesti, jotta saastumisalue ei kasva. Jos myrkytysoireita ilmenee, on ehdottomasti otettava yhteys lääkäriin.
Alifaattiset amiinit ovat myrkkyä hermo- ja sydän- ja verisuonijärjestelmälle. Ne voivat aiheuttaa maksan toiminnan heikkenemistä, sen rappeutumista ja jopa virtsarakon onkologisia sairauksia.
