Амины (работа 1)

Амины.

Аминами называются органические производные аммиака, в котором один, два или все три атома водорода замещены на углеводородные радикалы ( предельные, непредельные, ароматические).

Название аминов производят от названия углеводородного радикала с добавлением окончания –амин или от названия соответствующего углеводорода с приставкой амино-.

Примеры:

CH>3> – NH>2> CH>3> – NH – C>2>H>5>> >

метиламин метилэтиламин мтилдифениламин

фениламин

(анилин)

В зависимости от числа атомов водорода, замещенных в аммиаке на углеводородные радикалы, различают первичные, вторичные и третичные амины:

R


R- NH>2> R – NH – R’ R – N – R”

первичный амин вторичный амин третичный амин

Где R, R’, R’’ – углеводородные радикалы.

Первичные, вторичные и третичные амины можно получить, проводя алкилирование (введение алкильного радикала) аммиака. При этом происходит постепенное замещение атомов водорода аммиака на радикалы, и образуется смесь аминов:

NH>3> + CH>3>I --- CH>3>NH>2> + HI

CH>3>NH>2> + CH>3>I --- (CH>3>)>2>NH + HI

(CH>3>)>2>NH + CH>3>I --- (CH>3>)>2>N + HI

Обычно в смеси аминов преобладает один из них в зависимости от соотношения исходных веществ.

Для получения вторичных и третичных аминов можно использовать реакцию аминов с галогеналкилами:

(CH>3>)>2>NH + C>2>H>5>Br --- (CH>3>)>2>NC>2>H>5> + HBr

Амины можно получить восстановлением нитросоединений. Обычно нитросоединения подвергают каталитическому гидрированию водородом:

C>2>H>5>NO>2> + 3H>2> --- C>2>H>5>NH>2> + 2H>2>O

Этот метод используется в промышленности для получения ароматических аминов .

Предельные амины. При обычных условиях метил амин CH>3>NH>2>, диметиламин (CH>3>)>2>NH, триметиламин (CH>3>)>3>N и этиламин C>2>H>5>NH>2> – газы с запахом, напоминающим запах аммиака. Эти амины хорошо растворимы в воде. Более сложные амины – жидкости, высшие амины – твердые вещества.

Для аминов характерны реакции присоединения, в результате которых образуются алкиламиновые соли. Например, амины присоединяют галогеноводороды:

(CH>3>)>2>NH>2> +HCl --- [(CH>3>)>2>NH>3>]Cl

хлорид этиламмония

(CH>3>)>2>NH + HBr --- [(CH>3>)>2>NH>2>]Br

бромид диметиламмония

(CH>3>)>3>N + HI --- [(CH>3>)>3>NH]I

иодид триметиламмония

Тритичные амины присоединяют галогенопроизводные углеводорода с образованием тетраалкиламмониевых солей, например:

(C>2>H>5>)>3>N + C>2>H>5>I --- [(C>2>H>5>)>4>N]I

Алкиламониевые соли растворимы в воде и в некоторых органических растворителях. При этом они диссоциируют на ионы:

[(C>2>H>5>)>4>N]I === [(C>2>H>5>)>4>N]+ + I-

В результате водные и неводные растворы этих солей проводят электрический ток. Химическая связь в алкиламмониевых соединениях ковалентная, образованная по донорно-акцепторному механизму:


Ион метиламмония

Как и аммиак, в водных растворах амины проявляют свойства оснований. В их растворах появляются гидроксид-ионы за счет образования алкиламониевых оснований:

C>2>H>5>NH>2> + H>2>O === [C>2>H>5>NH>3>]+ + OH-

Щелочную реакцию растворов аминов можно обнаружить при помощи индикаторов.

Амины горят на воздухе с выделением CO>2>, азота и воды, например:

4(C>2>H>5>)>2>NH + 27O>2> --- 16CO>2> + 2N>2> + 22H>2>O

Первичные, вторичные и третичные амины можно различить, используя азотную кислоту HNO>2>. при взаимодействии этой кислоты с первичными аминами образуется спирт и выделяется азот:

CH>3> – NH>2> + HNO>2> --- CH>3> – OH + N>2> +H>2>O

Вторичные амины дают азотистой кислотой нитрозосоединения, которые имеют характерный запах:

CH>3> – NH>2> – CH3 + HNO>2> --- (CH>3>)>2> – N==NO+H>2>O

Третичные амины не реагируют азотистой кислотой.

Анилин C>6>H>5>NH>2> является важнейшим ароматическим амином. Он представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, которая кипит при температуре 184,4 0 С.

Анилин был впервые получен в XIX в. русским химиком-органиком Н. Н. Зининым, который использовал реакцию восстановления нитробензола сульфидом аммония (NH>4>)>2>S. В промышленности анилин получают каталитическим гидрированием нитробензола с использованием медного катализатора:

C>6>H>5> – NO>2> + 3H>2> -cu-- C>6>H>5> – NH>2> + 2H>2>O

Старый способ восстановления нитробензола, который потерял промышленное значение, заключается в использовании в качестве восстановителя железа в присутствии кислоты.

По химическим свойствам анилин во многом аналогичен предельным аминам, однако по сравнению с ними является более слабым основанием, что обусловлено влиянием бензольного кольца. Свободная электронная пора атома азота, с наличием которой связаны основные свойства, частично втягивается в П – электронную систему бензольного кольца:

Уменьшение электронной плотности на атоме азота снижает основные свойства анилина. Анилин образует соли лишь с сильными кислотами. Например, с хлороводородной кислотой он образует хлорид фениламмония:

C>6>H>5>NH>2> + HCl --- [C>6>H>5>NH>3>]Cl

Азотная кислота образует с анилином диазосоединения:

C>6>H>5> – NH>2> + NaNO>2> +2HCl --- [C>6>H>5> – N+==N]Cl- + NaCl + 2H>2>O

Диазосоединения, особенно ароматические. Имеют большое значение в синтезе органических красителей.

Некоторые особые свойства анилина обусловлены наличием в его молекуле ароматического ядра. Так, анилин легко взаимодействует в растворах с хлором и бромом, при этом происходит замещение атомов водорода в бензольном ядре, находящихся в орто- и пара-положенияхк аминогруппе:


Анилин сульфируется при нагревании с серной кислотой, при этом образуется сульфаниловая кислота:


Сульфаниловая кислота – важнейший промежуточный продукт при синтезе красителей и лекарственных препаратов.

Гидрированием анилина в присутствии катализаторов можно получить циклогексиламин:

C>6>H>5> – NH>2> + 3H>2> --- C>6>H>11> – NH>2>

Анилин используется в химической промышленности для синтеза многих органических соединений, в том числе красителей и лекарств.