Шрифт
Подготовка к ЕГЭ по химии. Амины.
Play

Подготовка к ЕГЭ по химии. Амины.

Амины – органические производные аммиака NH 3 , в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы:

R-NH 2 , R 2 NH, R 3 N

Простейший представитель – метиламин:

Атом азота находится в состоянии sp 3 -гибридизации, поэтому молекула имеет форму тетраэдра.

Также атом азота имеет два неспаренных электрона, что обуславливает свойства аминов как органических оснований.

КЛАССИФИКАЦИЯ АМИНОВ.

По количеству и типу радикалов, связанных с атомом азота:

Алифатические

CH3- NH2Метиламин

(CH3)2NHДиметиламин

(CH3)3NТриметиламин

Ароматические

(C6H5)2NHДифениламин

НОМЕНКЛАТУРА АМИНОВ.

1. В большинстве случаев названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов и суффикса амин . Различные радикалы перечисляются в алфавитном порядке. При наличии одинаковых радикалов используют приставки ди и три.

CH3-NH2 Метиламин СH3CH2-NH2 Этиламин

CH3-CH2-NH-CH3 Метилэтиламин (CH3)2NH Диметиламин

2. Первичные амины часто называют как производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы -NH2.

В этом случае аминогруппа указывается в названии приставкой амино- :

CH3-CH2-CH2-NH2 1-аминопропан H2N-CH2-CH2-CH(NH2)-CH3 1,3-диаминобутан

Для смешанных аминов, содержащих алкильные и ароматические радикалы, за основу названия обычно берется название первого представителя ароматических аминов анилин.

Символ N- ставится перед названием алкильного радикала, чтобы показать, что этот радикал связан с атомом азота, а не является заместителем в бензольном кольце.

ИЗОМЕРИЯ АМИНОВ

1) углеродного скелета, начиная с С4H9NH2:

CH 3- CH - СН2- NH 2 изо-бутиламин (1-амин-2-метилпропан)

2) положения аминогруппы, начиная с С3H7NH2:

CH 3- CH - СН2-С H 3 2-аминобутан (втор-бутиламин)

3) изомерия между типами аминов – первичный, вторичный, третичный:

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИНОВ.

Первичные и вторичные амины образуют слабые межмолекулярные водородные связи:

Это объясняет относительно более высокую температуру кипения аминов по сравнению с алканами с близкой молекулярной массой. Например:

Третичные амины не образуют ассоциирующих водородных связей (отсутствует группа N–H). Поэтому их температуры кипения ниже, чем у изомерных первичных и вторичных аминов:

н-Гексиламин

По сравнению со спиртами алифатические амины имеют более низкие температуры кипения, т.к. в спиртах водородная связь более прочная:

При обычной температуре только низшие алифатические амины CH 3 NH 2 , (CH 3 ) 2 NH и (CH 3 ) 3 N – газы (с запахом аммиака), средние гомологи – жидкости (с резким рыбным запахом), высшие – твердые вещества без запаха.

Ароматические амины – бесцветные высококипящие жидкости или твердые вещества.

Амины способны к образованию водородных связей с водой :

Поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде.

С увеличением числа и размеров углеводородных радикалов растворимость аминов в воде уменьшается, т.к. увеличиваются пространственные препятствия образованию водородных связей. Ароматические амины в воде практически не растворяются.

Анилин : С 6 H 5 -NH 2 – важнейший из ароматических аминов:

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

Анилин - бесцветная маслянистая жидкость с характерным запахом. На воздухе окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.

ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОВ.

1. Первичные амины можно получить восстановлением нитросоединений.

а) Гидрирование водородом: R - NO 2 + H 2 - t  R - NH 2 + H 2 O

б) Восстановление: в щелочной и нейтральной среде получаются амины:

R-NO 2 + 3(NH 4 ) 2 S  R- NH 2 + 3S + 6NH 3 +2H 2 O ( реакция Зинина )

Восстановлением нитробензола получают анилин.

в) в кислой среде (железо, олово или цинк в соляной кислоте) получаются соли аминов: R - NO 2 + 3 Fe + 7 HCl  [ RNH 3 + ] Cl - + 2 H 2 O + 3 FeCl 2

Амины из раствора выделяют с помощью щелочи:

[ RNH 3 + ] Cl - +КОН = H 2 O + К Cl + R - NH 2

2. Алкилирование аммиака и аминов. При взаимодействии аммиака с алкилгалогенидами происходит образование соли первичного амина, из которой действием щелочи можно выделить сам первичный амин. Этот амин способен взаимодействовать с новой порцией галогеналкана с образованием вторичного амина:

С H 3 Br + NH 3  [ CH 3 NH 3] Br -(+ KOH )  CH 3- NH 2+ KBr + H 2 O первичный амин

CH 3- NH 2 + C 2 H 5 Br  [ CH 3 NH 2 + ] Br - -(+ KOH )  CH 3 - NH + KBr + H 2 O вторичный амин

Возможно дальнейшее алкилирование до третичного амина.

3.Восстановление нитрилов с образованием первичных аминов:

Этим способом в промышленности получают гексаметилендиамин, который используется в производстве полиамидного волокна найлон .

4. Взаимодействие аммиака со спиртами: R - OH + NH 3 -( t , p )  R – NH 2 + H 2 O

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИНОВ.

Амины имеют сходное с аммиаком строение и проявляют подобные ему свойства.

Как в аммиаке, так и в аминах атом азота имеет неподеленную пару электронов:

Поэтому амины и аммиак обладают свойствами оснований.

1. Основные свойства. Будучи производными аммиака, все амины обладают основными свойствами.

Алифатические амины являются более сильными основаниями, чем аммиак, а ароматические - более слабыми.

Это объясняется тем, что радикалы СН 3 -, С 2 Н 5 - и др. проявляют положительный индуктивный (+I) эффект и увеличивают электронную плотность на атоме азота:

Это приводит к усилению основных свойств.

Фенильный радикал C 6 H 5 — проявляет отрицательный мезомерный (-М) эффект и уменьшает электронную плотность на атоме азота:

В водном растворе амины обратимо реагируют с водой, при этом среда становится слабощелочная: R - NH 2 + H 2 O ⇄ [ R - NH 3] + + OH -

2. Амины реагируют с кислотами, образуя соли: CH 3- NH 2 + H 2 SO 4  [ CH 3 NH 3] HSO 4

C оли аминов — твердые вещества без запаха, хорошо растворимые в воде, но не растворимые в органических растворителях (в отличие от аминов).

При действии щелочей на соли аминов выделяются свободные амины:

Соли аминов вступают в обменные реакции в растворе:

3. Амины способны осаждать гидроксиды тяжелых металлов из водных растворов: 2 R - NH 2 + FeCl 2 + 2 H 2 O  Fe ( OH )2↓+ 2[ RNH 3] Cl

4. Горение. Амины сгорают в кислороде, образуя азот, углекислый газ и воду:

5. Реакции с азотистой кислотой.

а) Первичные алифатические амины при действии азотистой кислоты превращаются в спирты: R - NH 2 + NaNO 2 + HCl  R - OH + N 2 + NaCl + H 2 O

б) Вторичные амины (алифатические и ароматические) дают нитрозосоединения — вещества с характерным запахом: R 2 NH + NaNO 2 + HCl  R 2 N - N = O + NaCl + H 2 O

Особенности свойств анилина:

Для анилина характерны реакции как по аминогруппе, так и по бензольному кольцу.

Особенности этих реакций обусловлены взаимным влиянием атомов.

- бензольное кольцо ослабляет основные свойства аминогруппы по сравнению алифатическими аминами и даже с аммиаком.

- бензольное кольцо становится более активным в реакциях замещения, чем бензол.

Аминогруппа - заместитель 1-го рода (активирующий орто-пара-ориентант в реакциях электрофильного замещения в ароматическом ядре).

Качественная реакция на анилин: реагирует с бромной водой с образованием 2,4,6-триброманилина (белый осадок ↓ ).

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎