Амини- органични производни на амоняка, в чиято молекула един, два или трите водородни атома са заменени с въглероден остатък.
Обикновено изолиран три вида амини:
Наричат се амини, в които аминогрупата е свързана директно към ароматен пръстен ароматни амини.
Най-простият представител на тези съединения е аминобензенът или анилинът:
Основен отличителна черта електронна структураамини е наличието на азотен атом, включен в функционална група, самотна двойка. Това кара амините да проявяват свойствата на основи.
Има йони, които са продукт на формалното заместване на всички водородни атоми в амониевия йон с въглеводороден радикал:
Тези йони се намират в соли, подобни на амониеви соли. Те се наричат кватернерни амониеви соли.
Изомерия и номенклатура
1. Амините се характеризират с структурна изомерия:
а) изомерия въглероден скелет :
б) изомерия на позицията на функционалната група:
2. Първичните, вторичните и третичните амини са изомерни един на друг ( междукласова изомерия):
Както може да се види от дадените примери, за да се назове амин, заместителите, свързани с азотния атом, са изброени (по ред на приоритет) и се добавя суфиксът -амин.
Физични свойства на амините
Най-простите амини(метиламин, диметиламин, триметиламин) - газообразни вещества. Останалите нисши амини- течности, които се разтварят добре във вода. Имат характерна миризма, напомняща на амоняк.
Първичните и вторичните амини могат да се образуват водородни връзки. Това води до забележимо повишаване на техните точки на кипене в сравнение със съединенията, които имат същото молекулно тегло, но не могат да образуват водородни връзки.
Анилинът е мазна течност, слабо разтворима във вода, кипяща при температура 184 °C.
Анилин
Химични свойстваамините се определят в главно поради наличието на несподелена електронна двойка на азотния атом.
Амини като основи.Азотният атом на аминогрупата, подобно на азотния атом в молекулата на амоняка, поради несподелена електронна двойкаможе да образува ковалентна връзка чрез донорно-акцепторния механизъм, действащ като донор. В това отношение амините, подобно на амоняка, са способни да свързват водороден катион, т.е. да действат като основа:
1. Реакция на амиони с водаводи до образуването на хидроксидни йони:
Разтвор на амин във вода има алкална реакция.
2. Реакция с киселини.Амонякът реагира с киселини, за да образува амониеви соли. Амините също са способни да реагират с киселини:
Основни свойства алифатни амини са по-изразени от тези на амоняка. Това се дължи на наличието на един или повече донорни алкилови заместители, чийто положителен индуктивен ефект повишава електронната плътност върху азотния атом. Увеличаването на електронната плътност превръща азота в по-силен донор на електронна двойка, което подобрява основните му свойства:
Изгаряне на амиони.Амините изгарят във въздуха, за да се образуват въглероден диоксид, вода и азот:
Химични свойства на амините - резюме
Приложение на амини
Амините се използват широко за получаване лекарства, полимерни материали. Анилинът е най-важното съединение от този клас, което се използва за производството на анилинови багрила, лекарства (сулфонамидни лекарства) и полимерни материали (анилинформалдехидни смоли).
Справочен материал за полагане на теста:
Периодична таблица
Таблица за разтворимост
Подобно на амоняка, амините проявяват свойствата на основи. Водните разтвори на нисши амини оцветяват червен лакмус синьо, имат алкална среда.
Причината за основните свойства е свободната електронна двойка на азотния атом, поради което се добавя водороден протон. Основните свойства на амините се определят от способността за свързване на водороден протон (Н +) и колкото по-лесно се добавя, толкова по-изразени са основните свойства. Следователно амините са органични основи.С нарастването на въглеродния скелет разтворимостта във вода намалява, така че висшите амини не дават алкална реакция, но запазват свойствата на основите и образуват соли с киселини. Природата на основните свойства се влияе от природата на радикала, с който е свързана аминогрупата. Електронодонорните групи подобряват основните свойства, електрон-оттеглящите ги намаляват.
Ароматни амини показват по-слаби основни свойства от амините от лимитиращата серия. Това се обяснява с влиянието на бензеновия пръстен върху аминогрупата. Свободната електронна двойка на азотния атом влиза в конюгация с р-електроните на бензеновия пръстен, което води до намаляване на електронната плътност на азотния атом, като по този начин отслабва способността за добавяне на Н +.
Амините могат да бъдат подредени в следните серии в низходящ ред на техните основни свойства:
(CH 3) 3 N> (CH3)2NH > CH3NH2> NH 3> C6H5NH2> (C6H5)2NH > (C6H5)3N
Образуване на соли.Подобно на амоняка, амините реагират с киселини, за да образуват соли:
Аминните соли, за разлика от амините, са силно разтворими във вода, но не се разтварят в органични разтворители. Когато аминните соли са изложени на алкали, се освобождават амини:
Ограничете аминитеможе да утаи неразтворими метални хидроксиди от солеви разтвори, например:
Алкилиране на амини. Взаимодействие с халогенни производни . Първичните амини образуват вторични амини, а вторичните амини образуват третични амини:
Ацилиране– въвеждане на ацилова група, което води до киселинни амиди:
Изгаряне.Амините изгарят в кислород, за да образуват азот. CO 2И H 2 O, Например.
Лекция No13
АМИНИ
Планирайте
- Класификация.
- Методи за получаване.
- Химични свойства.
производни.
Лекция No13
АМИНИ
Планирайте
- Класификация.
- Методи за получаване.
- Химични свойства.
- Биологично активни амини и техните
производни.
Възможни са амини
разглеждани като производни на амоняка, в които водородните атоми са заменени с
въглеводородни радикали.
1. Класификация
В зависимост от броя на въглеводородните радикали, свързани с азотния атом,
прави разлика между първични, вторични и третични амини, както и кватернерни
амониеви соли.
По природа на свързания въглеводороден радикал
с азотен атом има алкиламини, алкилариламини, ариламини,
хетероциклени амини.
Алкиламинисъдържат само алифатни
въглеводородни радикали, например:
Ариламинисъдържат ароматни
радикали с азотен атом в ароматния пръстен, например:
Алкилариламинисъдържат
алифатни и ароматни радикали, например:
Хетероциклични амини
съдържат
азотен атом в пръстена, например:
2. Методи за получаване.
3. химически
свойства.
Химичните свойства на амините се определят главно от наличието на азотен атом с
несподелена двойка електрони, наличието на които определя основните им и
нуклеофилни свойства.
Основни и киселинни свойства
Алифатните амини са
силни основи (=10-11) и превъзхождат по основност амоняка. Техните водни разтвори имат
алкална реакция.
RNH 2 + H 2 O = RNH 3 + + OH -
Ароматните амини са слаби основи (=3-5), което е свързано с разрушаване
при протониране на стабилна спрегната система, в която участва
несподелена двойка азотни електрони (виж лекция No 4).
При взаимодействие с киселини се образуват амини
водоразтворими амониеви соли.
RNH 2 + HX ® RNH 3 + X —
Първични и вторични амини са слаб N-H
киселини (pK a = 33-35) и образуват соли при взаимодействие с активни
метали.
RNH 2 + Na ® RNH - Na + + 1/2 H 2
Нуклеофилни свойства
Алкилиране на амини
Амините имат нуклеофилни свойства и се алкилират от алкилхалиди и
алкохоли (виж методите на приготвяне).
Ацилиране на амини
Амините са ацилирани карбоксилни киселинии техните производни да образуват
амиди на карбоксилни киселини (виж лекция № 12).
2RNH 2 + R / COX ® R / CONHR + RNH 3 X
2R 2 NH + R / COX ® R / CONR 2 + R 2 NH 2 X
Взаимодействие на амини с азот
киселина
Първичните, вторичните и третичните амини реагират различно с азота
киселина, която се използва за определяне на вида на амина. Нестабилен азотен
киселина се генерира от действието на силна киселина върху нитритите.
Третични алифатни аминипри нормална температура с азот
не взаимодействат с киселина.
Вторични аминиобразуват стабилни съединения с азотиста киселина нитрозамини –жълти течни или твърди продукти.
R 2 NH + NaNO 2 + HCl ® R 2 N-N=O + NaCl + H 2 O
нитрозаминНитрозамини
са силни канцерогени. Възможността за синтезиране на нитрозамини в
в стомаха на човека от вторични вещества, съдържащи се в храната и лекарствените препарати
амини и нитрити Канцерогенният ефект на нитрозамините се основава на тяхната способност
алкилират нуклеофилните центрове на ДНК, което води до онкогенни мутации.
Първични алифатни аминиреагират с азотиста киселина
освобождаване на азотен газ. Реакцията протича чрез образуване на нестабилен
първичен нитрозамин, който се изомеризира до диазохидроксид, превръщайки се
по-нататък в диазониева сол.
нитрозамин диазохидроксидна сол
диазония
По-нататъшният ход на реакцията зависи
от природата на въглеводородния радикал.
Ако R е алифатен радикал, тогава диазониевата сол е много нестабилна и
незабавно се разлага до образуване на азотна молекула и карбокатион, които
след това взаимодейства с нуклеофилите в реакционната среда (напр.
с разтворител) или извлича протон и произвежда елиминиращ продукт. например,
трансформациите на n-пропилдиазониевия катион могат да бъдат представени чрез следната схема:
Реакцията няма подготвителна стойност.
Процесът се използва за аналитични цели за количествено определяне
първични алифатни амини, включително естествениа -аминокиселини, по обем
освободен азот.
соли арилдиазониумпо-стабилна и може
се изолират от реакционната смес. Те са силно реактивни
съединения и се използват широко в органичен синтез.
Реакции на арилдиазониевите соли
Процес за получаване на ароматни диазо съединения
наречен диазотиранеи се изразява със следната сума
уравнение.
ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl ® ArN 2 + Cl - + NaCl + 2H 2 O
Реакциите на арилдиазониевите соли могат да бъдат разделени на
два вида: реакции с освобождаване на азот и реакции без освобождаване на азот.
Реакции, протичащи с освобождаването на азот.Този тип реакция включва заместване на напускащия ароматен пръстен
групата, в която е азотната молекула N 2 .
Реакциите се използват за въвеждане на различни
заместители на ароматния пръстен.
Реакции, протичащи без освобождаване на азот.Най-важната реакция от този тип е азо комбинация. Катион
Диазоният има слаби електрофилни свойства и реагира
електрофилно заместване с арени, съдържащи силно електронодонорно
депутати. в този случай азо съединения
.
Азо съединенията съдържат дълга система
спрегнати връзки и следователно са оцветени. Използват се като багрила.
Образуване на оцветени съединения по време на взаимодействието на арилдиазониевите соли с
за тях се използват ароматни аминокиселини (тирозин, хистидин).
качествено и количествено определяне.
Реакции на ароматен пръстен
ариламини
Аминогрупата е силен активатор
заместител и ориентатор от втори вид (виж л. No 8).
Анилинът лесно се бромира с бромна вода и
образуване на трибромоанилин.
При повечето електрофилни реакции
реактивната амино група първо се защитава чрез ацилиране.
След реакцията ацилната защита се отстранява с киселина или алкали
хидролиза.
4. Биологично активни амини и техните
производни.
Хетерофункционалните съединения проявяват биологична активност,
съдържащи аминогрупа - аминокарбоксилни киселини, аминоалкохоли, аминофеноли,
аминосулфонови киселини.
Етаноламин и неговите производни .
Етаноламин (коламин)
ХОЧ 2 CH 2 NH 2 е структурен компонент на сложните липиди (виж лекция No 18). В тялото
се образува при декарбоксилиране на аминокиселината серин (виж лекция No 16).
Холин HOCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 – структурен компонент на фосфолипидите; витаминоподобни
вещество, което регулира метаболизма на мазнините; прекурсор в биосинтезата
ацетилхолин.
Ацетилхолин CH 3 COOCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 - посредник при предаването на нервните импулси
(невротрансмитер). Натрупването на ацетилхолин в организма води до непрекъснато
предаване на нервни импулси и свиване на мускулната тъкан. Въз основа на това
ефектът на отровите на нервните агенти (зарин, табун), които инхибират действието
ензима ацетилхолинестераза, който катализира разграждането на ацетилхолина.
Катехоламини –
допамин,
норепинефрин, адреналин - биогенни амини, продукти на метаболизма на аминокиселините
фенилаланин.
Катехоламините действат като хормони и
невротрансмитери. Адреналинът е хормон на надбъбречната медула,
норепинефринът и допаминът са негови предшественици. Адреналинът участва в регулирането
сърдечна дейност, въглехидратна обмяна. Повишена концентрация на катехоламини
- типична реакция на стрес. Тяхната роля е да мобилизират тялото за
осъществяване на активна мозъчна и мускулна дейност.
Някои са структурно близки до катехоламините
естествени и синтетични биологично активни вещества, съдържащи също
амино група в b -позиция към ароматния пръстен.
Фенаминът е централен стимулант
нервна система, облекчава чувството на умора. Ефедринът е алкалоид, който има
вазодилатиращ ефект.
Р-аминофенолни производни –
парацетамолИ фенацетин
–
лекарства, които имат аналгетични и антипиретични свойства
действие.
В момента фенацетинът се счита за
вещество, което вероятно е канцерогенно за хората.
р-аминобензоена киселина и нейните
производни.
р-аминобензоена киселина –
витаминоподобно вещество, микробен растежен фактор; участва в синтеза
фолиева киселина (витамин B C). Естерир-аминобензоена
киселините причиняват локална анестезия.
Анестезинът и новокаинът се използват под формата на водоразтворими хидрохлориди.
Сулфанилова киселина(р-аминобензенсулфонова киселина) И
сулфонамиди.
Амид на сулфаниловата киселина (стрептоцид) и неговите N-заместени производни –
ефективни антибактериални средства. Синтезирани са повече от 5000 производни
сулфаниламид. Най-активни са съдържащите сулфонамиди
хетероциклични бази.
Антибактериално действие на сулфамид
лекарства въз основа на факта, че те са структурно подобни на
р-аминобензоена киселина и са нейните атиметаболити. Присъства в
в бактериалната среда сулфонамидите се включват в процеса на биосинтеза на фолиева киселина
киселина, конкурираща се с р-аминобензоената киселина, и на определен етап
блокират го, което води до смъртта на бактериите. Сулфонамидите не влияят на тялото
човек, при който не се синтезира фолиева киселина.
Амините са органични производни на амоняка, съдържащи NH2 аминогрупа и органичен радикал. Най-общо формулата на амин е формула на амоняк, в която водородните атоми са заменени с въглеводороден радикал.
Класификация
- Въз основа на това колко водородни атоми са заменени с радикал в амоняка, се разграничават първични амини (един атом), вторични и третични. Радикалите могат да бъдат еднакви или различни видове.
- Един амин може да съдържа повече от една амино група. Според тази характеристика те се делят на моно, ди-, три-, ... полиамини.
- Въз основа на вида на радикалите, свързани с азотния атом, има алифатни (несъдържащи циклични вериги), ароматни (съдържащи цикъл, най-известният е анилин с бензенов пръстен), смесени (мастно-ароматни, съдържащи циклични и не- циклични радикали).
Свойства
В зависимост от дължината на веригата от атоми в органичния радикал амините могат да бъдат газообразни (три-, ди-, метиламин, етиламин), течни или твърди. Колкото по-дълга е веригата, толкова по-твърдо е веществото. Най-простите амини са водоразтворими, но когато преминем към по-сложни съединения, разтворимостта във вода намалява.
Газообразните и течните амини са вещества с изразена миризма на амоняк. Твърдите са практически без мирис.
Изложба на амини химически реакциисилни основни свойства в резултат на взаимодействие с неорганични киселиниПолучават се алкиламониеви соли. Реакцията с азотиста киселина е качествена за този клас съединения. В случай на първичен амин се получава алкохол и азотен газ, с вторичен амин - неразтворима жълта утайка с изразена миризма на нитрозодиметиламин; с третична реакцията не настъпва.
Реагират с кислород (горят във въздуха), халогени, карбоксилни киселини и техните производни, алдехиди, кетони.
Почти всички амини, с редки изключения, са отровни. Да, най-много известен представителклас, анилин, лесно прониква през кожата, окислява хемоглобина, потиска централната нервна система, нарушава метаболизма, което може да доведе дори до смърт. Токсичен за хората и изпаренията.
Признаци на отравяне:
диспнея,
- посиняване на носа, устните, върховете на пръстите,
- учестено дишане и ускорен пулс, загуба на съзнание.
първа помощ:
Измийте химическия реагент с памучна вата и алкохол,
- осигуряват достъп до чист въздух,
- обадете се на линейка.
Приложение
Като втвърдител за епоксидни смоли.
Като катализатор в химическата промишленост и металургията.
Суровини за производство на полиамидни изкуствени влакна, например найлон.
За производство на полиуретани, пенополиуретан, полиуретанови лепила.
Изходният продукт за производството на анилин е основа за анилинови багрила.
За производство на лекарства.
За производство на фенолформалдехидни смоли.
За синтез на репеленти, фунгициди, инсектициди, пестициди, минерални торове, ускорители на вулканизация на каучук, антикорозионни реагенти, буферни разтвори.
Като добавка към моторни масла и горива, сухо гориво.
За производство на фоточувствителни материали.
Хексаминът се използва като хранителна добавка, както и съставка в козметиката.
В нашия онлайн магазин можете да закупите реактиви, принадлежащи към класа на амините.
Метиламин
Първичен алифатен амин. Търси се като суровина за производството на лекарства, бои и пестициди.
Диетиламин
Вторичен амин. Използва се като изходен продукт при производството на пестициди, лекарства (например новокаин), багрила, репеленти, добавки към горива и моторни масла. От него се правят реагенти за защита от корозия, за обогатяване на руди, за втвърдяване на епоксидни смоли и за ускоряване на процесите на вулканизация.
Триетиламин
Третичен амин. Използва се в химическата промишленост като катализатор при производството на каучук, 
епоксидни смоли, полиуретанови пени. В металургията е втвърдяващ катализатор при процеси без изпичане. Суровини в органичния синтез на лекарства, минерални торове, средства за борба с плевелите, бои.
1-бутиламин
Терт-бутиламин, съединение, в което трет-бутилова органична група е свързана с азот. Веществото се използва при синтеза на подобрители на вулканизацията на каучук, лекарства, багрила, танини, агенти за контрол на плевели и насекоми.
хексамин (хексамин)
Полицикличен амин. Търсено вещество в икономиката. Използва се като хранителна добавка, лекарствен и лекарствен компонент, съставка в козметиката, буферни разтвори за аналитична химия; като сухо гориво, втвърдител за полимерни смоли, при синтеза на фенолформалдехидни смоли, фунгициди, експлозиви и средства за защита от корозия.
Органични основи - това име често се използва в химията за съединения, които са производни на амоняка. Водородните атоми в неговата молекула са заменени с въглеводородни радикали. Става въпрос заотносно амините - съединения, които повтарят химичните свойства на амоняка. В нашата статия ще се запознаем с общата формула на амините и техните свойства.
Структура на молекулата
В зависимост от това колко водородни атоми са заменени с въглеводородни радикали, се разграничават първични, вторични и третични амини. Например, метиламинът е първичен амин, в който водородните видове са заменени с -СН3 група. Структурна формулаамини - R-NH 2, той може да се използва за определяне на състава на органичните вещества. Пример за вторичен амин би бил диметиламинът, който има следващ изглед: NH2-NH-NH2. В молекулите на третичните съединения и трите водородни атома на амоняка са заменени с въглеводородни радикали, например триметиламинът има формула (NH 2) 3 N. Структурата на амините влияе върху техните физични и химични свойства.
Физически характеристики
Физическо състояниеамини зависи от моларната маса на радикалите. Колкото по-малък е, толкова по-нисък специфично тегловещества. По-ниските вещества от класа на амините са представени от газове (например метиламин). Имат отчетлива миризма на амоняк. Средните амини са слабо миришещи течности, а съединенията с голяма маса въглеводороден радикал са твърди веществабез мирис. Разтворимостта на амините също зависи от масата на радикала: колкото по-голяма е тя, толкова по-малко разтворимо е веществото във вода. По този начин структурата на амините определя тяхното физическо състояние и характеристики.
Химични свойства
Характеристиките на веществата зависят главно от трансформациите на аминогрупата, в които водеща роля се дава на нейната несподелена електронна двойка. Тъй като органичните вещества от класа на амините са производни на амоняка, те са способни на реакции, характерни за NH3. Например, съединенията се разтварят във вода. Продуктите от такава реакция ще бъдат вещества, проявяващи свойствата на хидроксиди. Например метиламинът, чийто атомен състав се подчинява на общата формула на наситени амини R-NH 2, образува съединение с вода - метиламониев хидроксид:
CH3 - NH2 + H2O = OH
Органичните основи реагират с неорганични киселини и в продуктите се открива сол. Така метиламинът със солна киселина дава метиламониев хлорид:
CH3-NH2 + HCl -> Cl
Аминни реакции обща формулаот които - R-NH 2, с органични киселини преминават с заместването на водородния атом на аминогрупата с комплексен анион на киселинния остатък. Те се наричат реакции на алкилиране. Както при реакцията с нитритна киселина, ацилните производни могат да образуват само първични и вторични амини. Триметиламинът и другите третични амини не са способни на такива взаимодействия. Нека добавим, че алкилирането в аналитичната химия се използва за разделяне на смеси от амини; то също така служи като качествена реакция на първични и вторични амини. Сред цикличните амини анилинът играе важна роля. Извлича се от нитробензен чрез редукция на последния с водород в присъствието на катализатор. Анилинът е суровина за производството на пластмаси, багрила, експлозиви и медицински вещества.
Характеристики на третичните амини
Третичните амонячни производни се различават по своите химични свойства от моно- или дизаместените съединения. Например, те могат да взаимодействат с халогенирани съединения на наситени въглеводороди. В резултат на това се образуват тетраалкиламониеви соли. Сребърният оксид реагира с третични амини и амините се трансформират в тетраалкиламониев хидроксид, който е силна основа. Апротичните киселини, като борен трифлуорид, могат да образуват комплексни съединения с триметиламин.
Качествен тест за първични амини
Реагент, който може да се използва за откриване на моно- или ди-заместени амини, може да бъде азотиста киселина. Тъй като не съществува в свободно състояние, за да се получи в разтвор, първо се провежда реакция между разредена хлоридна киселина и натриев нитрит. След това се добавя разтвореният първичен амин. Съставът на неговата молекула може да бъде изразен с помощта на общата формула на амините: R-NH 2. Този процес е придружен от появата на ненаситени въглеводородни молекули, които могат да бъдат определени чрез реакция с бромна вода или разтвор на калиев перманганат. Изонитрилната реакция също може да се счита за качествена. При него първичните амини реагират с хлороформ в среда с излишна концентрация на аниони от хидроксилни групи. В резултат на това се образуват изонитрили, които имат неприятна специфична миризма.
Характеристики на реакцията на вторични амини с нитритна киселина
Технологията за производство на реагента HNO 2 е описана по-горе. След това към разтвора, съдържащ реагента, се добавя органично производно на амоняк, съдържащо два въглеводородни радикала, например диетиламин, чиято молекула съответства на общата формула на вторичните амини NH 2 -R-NH 2. В продуктите на реакцията откриваме нитро съединение: N-нитрозодиетиламин. Ако е изложено на хлорна киселина, съединението се разлага на хлоридна сол на оригиналния амин и нитрозил хлорид. Нека добавим също, че третичните амини не са способни на реакции с азотиста киселина. Това се обяснява със следния факт: нитритната киселина е слаба киселина и нейните соли, когато взаимодействат с амини, съдържащи три въглеводородни радикала, водни разтвориса напълно хидролизирани.
Методи за получаване
Амините, чиято обща формула е R-NH2, могат да бъдат получени чрез редукция на съединения, съдържащи азот. Например, това може да бъде редукция на нитроалкани в присъствието на катализатор - метален никел - при нагряване до +50 ⁰C и при налягане до 100 atm. В резултат на този процес нитроетан, нитропропан или нитрометан се превръщат в амини. Вещества от този клас могат да бъдат получени и чрез редуциране на съединения от нитрилната група с водород. Тази реакция протича в органични разтворители и изисква наличието на никелов катализатор. Ако се използва като редуциращ агент натриев метал, в този случай процесът се извършва в алкохолен разтвор. Нека дадем още два метода като примери: аминиране на халогенирани алкани и алкохоли.
В първия случай се образува смес от амини. Аминирането на алкохолите се извършва по следния начин: смес от метанол или етанолни пари с амоняк се прекарват върху калциев оксид, който действа като катализатор. Получените първични, вторични и третични амини обикновено могат да бъдат разделени чрез дестилация.
В нашата статия проучихме структурата и свойствата на азотсъдържащите органични съединения - амини.
