Вариант выполняют Агафонов М. Александрова А, Александрова П, Алешина А, Арыштаева Н, Ахтямзянов В, Боровский В, Бутонаева Р, Воробьева Н

Амины

       Теория

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Определение, номенклатура и классификация аминов

Изомерия.

Физические свойства.

Химические свойства.

Получение аминов.

Применение.

 

Определение,  номенклатура и классификация аминов

Амины - это производные аммиака, в которых один или несколько водородов заменены на углеводородный радикал.

Общая формула аминов с углеводородным радикалом алкил:

Номенклатура.

Назвать амины, учитывая некоторые правила:

1. В большинстве случаев названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов и суффикса амин.

2. Различные радикалы перечисляются в алфавитном порядке.

3. При наличии одинаковых радикалов используют приставки ди и три.

CH₃-NH₂ метиламин

CH₃ -NH-CH₃диметиламин

(CH₃)₃-N триметиламин

Радикал метил, он один, название амина – метиламин.

Если радикала два, и они одинаковые, то диметиламин.

Если три водорода замещены на одинаковые радикалы – триметиламин.

 

Классификация.

 

Классификация аминов по числу замещенных атома водорода:

1. Первичные (один углеводородный заместителя)

2. Вторичные (два радикала);

3. Третичные (три радикала).

Классификация по строению углеводородного радикала:

1. Алифатические (не циклические, не содержат ароматических связей);

        2.Алициклические (содержат цикл в составе);

3.Ароматические (содержат ароматическое кольцо);

4.Смешанного типа.

 Мы рассматриваем алифатические (алкильные) амины.

2. Изомерия.

Изомерия аминов:

Структурная изомерия

- углеродного скелета, начиная с С₄H₉NH₂:

 

- положения аминогруппы, начиная с С₃H₇NH₂:

Физические свойства.

По аналогии с аммиаком низшие амины (метиламин, диметиламин, триметиламин) – газы, пахнут аммиаком, хорошо растворимы в воде. Из-за запаха низшие амины долгое время принимали за аммиак, пока в 1849 году французский химик Шарль Вюрц не выяснил, что в отличие от аммиака, они горят на воздухе с образованием углекислого газа.

Средние амины (при увеличении атомов углерода в радикале, начиная с трех, кроме триметиламина) – жидкости, высшие (более 10 атомов углерода в радикале) – твердые вещества, при этом с ростом углеводородного радикала растворимость аминов уменьшается.

Из-за наличия водорода в первичных и вторичных аминах при азоте амины могут образовывать водородные связи с кислородом воды и другими аминами.

 Как и аммиак, растворы аминов показывают щелочную среду: лакмус окрашивают в синий цвет, так как аммиак с водой образует гидроксид аммония (неустойчивое соединение), точно так же и амины образуют с водой гидроксиды алкил аммония.

Химические свойства.

1. Взаимодействие с водой. По аналогии с аммиаком, который может образовывать связи по донорно-акцепторному механизму, точно так же из-за наличия общей не поделенной пары электронов амины могут реагировать с водой с образованием гидроксидов алкиламмония. Рассмотрим на примере образования гидроксида метиламмония.

NH₃ + H₂O → NH₄OH

R-NH₂ + H₂O → [R-NH₃]⁺OH^-

Вопрос: как вам кажется, алифатические амины сильнее или слабее проявляют основные свойства по сравнению с аммиаком?

Алифатические амины – более сильные основания, чем аммиак, т.к. алкильные радикалы увеличивают электронную плотность на атоме азота(смещается к азоту). По этой причине электронная пара атома азота удерживается менее прочно и легче взаимодействует с протоном.

Ароматические амины являются более слабыми основаниями, чем аммиак, поскольку не поделенная электронная пара атома азота смещается в сторону бензольного кольца, вступая в сопряжение с его π-электронами.

C₆H₅NH₂< NH₃< RNH₂< R₂NH < R₃N

основные свойства усиливаются, из-за влияния типа и числа радикалов.

2. Взаимодействие с кислотами(донорно-акцепторный механизм):

CH₃-NH₂ + H₂SO₄→ [CH₃-NH₃]HSO₄(соль – гидросульфат метиламмония)

или

2CH₃-NH₂ + H₂SO₄→ [CH₃-NH₃]₂SO₄(соль - сульфат метиламмония)

3. Реакция горения (полного окисления) аминов на примере метиламина:

4СH₃NH₂ + 9O₂→ 4CO₂ + 10H₂O + 2N₂

При горении аминов образуется углекислый газ, пары воды и азот как простое вещество.

4. С галогенпроизводными (для получения вторичных и третичных аминов).

СH₃NH₂+ СH₃Cl→СH₃-NH-СH₃ + HCl

Точно так же диметиламин будет взаимодействовать с метилхлоридом.

5. С азотистой кислотой (HNO₂):

Первичные алифатические амины c HNO2 образуют спирты:

R-NH₂ + HNO₂→ R-OH + N₂↑ + H₂O

Вторичные амины (алифатические и ароматические) под действием HNO₂ превращаются в N-нитрозопроизводные (вещества с характерным запахом):

R₂NH + H-O-N=O → R₂N-N=O + H₂O (диалкилнитрозамин)

Реакция с третичными аминами приводит к образованию неустойчивых солей.

5.Получение аминов:

1. Восстановление нитросоединений:

СH₃-NO₂ + 6[H] ^t,kat-Ni→ СH₃-NH₂ + 2H₂Oили

СH₃-NO₂ + 3H₂^t,kat-Ni→ СH₃-NH₂ + 2H₂O

2. Нагреванием галогеноалканов с аммиаком под давлением (промышленный способ).

CH₃Cl + 2NH₃^{t, ↑p}→ CH₃-NH₂ + NH₄Cl

3. Действие щелочей на соли алкиламмония (лабораторный способ) (получение первичных, вторичных, третичных аминов):

[R-NH₃]Сl + NaOH^t→ R-NH₂ + NaCl + H₂O

4. Пропусканием паров спирта и аммиака при 300^оС над катализатором.

С₂Н₅ОН + NН₃ → С₂Н₅-NН₂ +Н₂О

Применение.

Амины используют при получении лекарственных веществ, красителей и исходных продуктов для органического синтеза. Гексаметилендиамин при поликонденсации с адипиновой кислотой дает полиамидные волокна.

Анилин находит широкое применение в качестве полупродукта в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты)

Анилин – это ароматический амин. Его называют так, потому что аминогруппа у него связана непосредственно с атомом углерода бензольного кольца.

Анилин, или фениламин, имеет формулу С₆H₅NH₂.

Он представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, мало растворим в воде, но хорошо растворяется в этаноле и бензоле. (т. кип. 184 °С, т. пл. – 6 °С). На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит. Рассмотрим химические свойства анилина. Он реагирует с кислотами. Так, в реакции анилина с соляной кислотой образуется хлорид фениламмония.

С₆H₅NH₂ + HCl → [С₆H₅NH₃]⁺ Cl^-  Эта реакция подтверждает тот факт, что аммиак и амины – основания, причём амины более сильные основания.

Для анилина характерна реакция горения, при этом образуется оксид углерода (IV), азот и вода.

4CH₃NH₂ + 9O₂ → 4CO₂↑ + 2N₂↑ + 10H₂O

Для анилина характерны реакции галогенирования. Так, в реакции анилина с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6-триброманилина.

C₆H₅NH₂ + 3Br₂ → C₆H₂NH₂Br₃↓ + 3HBr

Эту реакцию используют для обнаружения анилина..

В реакции анилина с хлорангидридом уксусной кислоты получают ацетанилид, который использовали как первое синтетическое жаропонижающее средство.

В реакции анилина с серной кислотой образуется вещество, которое называют ещё сульфаниловой кислотой, это вещество используют как промежуточное вещество в синтезе лекарственных средств и красителей.

С древних времён люди использовали природный краситель синего цвета – индиго. Из-за того, что этот краситель стоил очень дорого, учёные давно пытались его синтезировать.

В 1841 г русский химик Зинин открыл способ восстановления нитробензола до ароматического амина – бензамида.

Николай Николаевич Зинин − выдающийся русский химик-органик, академик Петербургской академии наук, первый президент Русского химического общества.

Анилин в лаборатории получают восстановлением нитробензола железом в присутствии соляной кислоты.

В промышленности анилин получают по реакции Зинина, то есть восстановлением нитробензола. Эта реакции идёт под давлением в присутствии катализаторов.

2. Практическое задание

Химический диктант по теме: “Амины”

вариант выполняют Агафонов М. Александрова А, Александрова П, Алешина А, Арыштаева Н, Ахтямзянов В, Боровский В, Бутонаева Р, Воробьева Н,

Прочитайте внимательно тексты. Вставьте пропущенные слова, словосочетания, формулы.

1. Амины по числу углеводородных радикалов можно разделить на три группы: …., …, ….
2. Вещество с формулой С₂Н₅ – NН – С₂Н₅ называется …
3. Метиламин — …. с резким аммиачным запахом, хорошо растворим в воде
4. Горение метиламина выражается уравнением:

4СН₃NH₂ + 9О₂ –> 4… + 10…+ 2N₂

1. Характерное химическое свойство аминов заключается в образовании солей при взаимодействии с кислотами, поэтому амины — органические ….
2. Качественной реакцией на анилин является реакция с ….
3. Впервые анилин получил русский химик …

Химический диктант по теме: “Амины”