Kievuz

Амины

Содержание

Амины. Аминокислоты

Амины

Амины – это производные аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены углеводородными радикалами.

Классификация

По числу углеводородных радикалов, замещающих атомы водорода в молекуле NH3, все амины можно разделить на три типа:

Группа – NH2 называется аминогруппой.

Существуют также амины, которые содержат две, три и более аминогрупп, например:

Изомерия

Рассмотри все виды изомерии на примере аминов с эмпирической формулой C4H11N:

Физические свойства

Низшие предельные первичные амины — газообразные вещества, имеют запах аммиака, хорошо растворяются в воде. Амины с большей относительной молекулярной массой — жидкости или твердые вещества, растворимость их в воде с увеличением молекулярной массы уменьшается.

Химические свойства

По химическим свойствам амины похожи на аммиак.

1.Взаимодействие с водой — образование гидроксидов замещенного аммония.

Вспомним, как взаимодействует с водой аммиак:

Раствор аммиака в воде обладает слабыми щелочными (основными) свойствами. Причина основных свойств аммиака — наличие у атома азота неподеленной электронной пары, которая участвует в образовании донорно-акцепторной связи с ионом водорода. По этой же причине амины также являются слабыми основаниями. Амины — органические основания:

Растворимые амины — более сильные основания, чем аммиак.

2.Взаимодействие с кислотами — образование солей (реакции нейтрализации).

Как основание аммиак с кислотами образует соли аммония:

Аналогично при взаимодействии аминов с кислотами образуются соли замещенного аммония:

Щелочи, как более сильные основания, вытесняют аммиак и амины из их солей:

3.Горение аминов

Амины являются горючими веществами. Продуктами горения аминов, как и других азотсодержащих органических соединений, являются углекислый газ, вода и свободный азот; например:

Способы получения

1.Взаимодействие спиртов с аммиаком при нагревании в присутствии Аl2О3 в качестве катализатора. Примеры смотреть в теме «Спирты».

2.Взаимодействие алкилгалогенидов (галогеналканов) с аммиаком; например:

Образовавшийся первичный амин может вступать в реакцию с избытком алкилгалогенида и аммиака, в результате чего образуется вторичный амин:

Аналогично могут быть получены третичные амины.

Анилин

Анилин — простейший представитель первичных ароматических аминов:

Получение анилина

Анилин и другие первичные ароматические амины получают с помощью реакции, открытой в 1842 г. русским химиком Н. Н. Зининым. Реакция Зинина — это метод получения ароматических аминов (в том числе анилина) восстановлением нитросоединений:

Это общий, но не единственный способ получения ароматических аминов.

Аминокислоты

Аминокислоты — это производные углеводородов, содержащие аминогруппы (—NH2) и карбоксильные группы.

Общая формула: (NH2)mR(COOH)n, где m и n чаще всего равны 1 или 2. Таким образом, аминокислоты являются соединениями со смешанными функциями.

Аминокислоты организма:

Заменимые — синтезируются в организме человека, к ним относятся глицин, аланин, глутаминовая кислота, серин, аспарагиновая кислота, тирозин, цистеин.

Незаменимые – не синтезируются в организме человека, поступают с пищей. К ним относятся валин, лизин, фенилаланин.

Амины — понятие, свойства, применение

Амины

  • Амины — органические производные аммиака, содержащие аминогруппу NH2 и органический радикал. В общем случае формула амина представляет собой формулу аммиака, в которой атомы водорода заменены на углеводородный радикал.

    Классификация

    • По тому, сколько в аммиаке атомов водорода заменено радикалом, различают первичные амины (один атом), вторичные, третичные. Радикалы могут быть одинаковыми или разнотипными.
    • Амин может содержать не одну аминогруппу, а несколько. По этой характеристике их делят на моно, ди-, три-, … полиамины.
    • По типу радикалов, связанных с атомом азота, различают алифатические (не содержащие циклических цепей), ароматические (содержащие цикл, самый известный — анилин с бензольным кольцом), смешанные (жиро-ароматические, содержащие циклический и нециклический радикалы).

    Свойства

    В зависимости от длины цепочки атомов в органическом радикале, амины могут быть газообразными (три-, ди-, метиламин, этиламин), жидкими или твердыми веществами. Чем длиннее цепь, тем тверже вещество. Простейшие амины водорастворимы, но по мере перехода к более сложным соединениям водорастворимость уменьшается.

    Газообразные и жидкие амины — вещества с выраженным запахом аммиака. Твердые  практически лишены запаха.

    Амины проявляют в химических реакциях сильные оснóвные свойства, в результате взаимодействия с неорганическими кислотами получаются алкиламмониевые соли.

    Реакция с азотистой кислотой является качественной для этого класса соединений.

    В случае первичного амина получается спирт и газообразный азот, со вторичным — нерастворимый желтый осадок с выраженным запахом нитрозодиметиламина; с третичным реакция не идет.

    Реагируют с кислородом (горят на воздухе), галогенами, карбоновыми кислотами и их производными, альдегидами, кетонами.

    Практически все амины, за редким исключением, ядовиты. Так, самый знаменитый представитель класса, анилин, легко проникает через кожный покров, окисляет гемоглобин, угнетает ЦНС, нарушает обмен веществ, что может привести даже к смерти. Токсичны для человека и пары.

    Признаки отравления:

    — одышка,— синюшность носа, губ, кончиков пальцев,

    — частое дыхание и усиленное сердцебиение, потеря сознания.

Первая помощь:

— смыть хим.реактив ватой со спиртом,— обеспечить доступ к чистому воздуху,

— вызвать «Скорую помощь».

Применение

— В качестве отвердителя эпоксидных смол.

— Как катализатор в химпроме и металлургии.

— Сырье для получения полиамидных искусственных волокон, например, нейлона.

— Для изготовления полиуретанов, пенополиуретанов, полиуретановых клеев.

— Исходный продукт для получения анилина — основы для анилиновых красителей.

— Для производства лекарственных средств.

— Для изготовления фенолформальдегидных смол.

— Для синтеза репеллентов, фунгицидов, инсектицидов, пестицидов, минеральных удобрений, ускорителей вулканизации резины, антикоррозионных реактивов, буферных растворов.

— Как добавка к моторным маслам и топливам, сухое горючее.

— Для получения светочувствительных материалов.

— Уротропин используется как пищевая добавка, а также ингредиент косметических средств.

В нашем интернет-магазине можно купить реактивы, относящиеся к классу аминов.

Метиламин

Первичный алифатический амин. Востребован как сырье для производства лекарств, красителей, пестицидов.

Диэтиламин

Вторичный амин. Применяется в качестве исходного продукта при получении пестицидов, лекарств (например, новокаина), красителей, репеллентов, добавок к топливу и моторным маслам. Из него изготавливают реактивы для защиты от коррозии, для обогащения руд, отверждения эпоксидных смол, ускорения процессов вулканизации.

Триэтиламин

Третичный амин. Используется в химпроме в качестве катализатора при производстве резин, эпоксидных смол, пенополиуретанов. В металлургии — катализатор отвердения в безобжиговых процессах. Сырье в органическом синтезе лекарств, минеральных удобрений, средств для борьбы с сорняками, красок.

1-бутиламин

Третбутиламин, соединение, в котором с азотом связана трет-бутильная  органическая группа. Вещество применяется при синтезе усилителей вулканизации резины, лекарств, красителей, дубильных веществ, препаратов против сорняков и насекомых.

Уротропин (гексамин)

Полициклический амин. Востребованное в экономике вещество. Используется как пищевая добавка, лекарство и компонент лекарств, ингредиент косметических средств, буферных растворов для аналитической химии; как сухое горючее, отвердитель полимерных смол, в синтезе фенолформальдегидных смол, фунгицидов, взрывчатых веществ, средств для защиты от коррозии.

Источник: https://pcgroup.ru/blog/aminy-ponyatie-svojstva-primenenie/

3.7. Характерные химические свойства азотсодержащих органических соединений: аминов и аминокислот

Амины

Амины – производные аммиака, в молекуле которого один, два или все три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.
По количеству замещенных атомов водорода амины делят на:

первичные вторичные третичные
R-NH2

По характеру углеводородных заместителей амины делят на

Общие особенности строения аминов

Также как и в молекуле аммиака, в молекуле любого амина атом азота имеет неподеленную электронную пару, направленную в одну из вершин искаженного тетраэдра:

По этой причине у аминов как и у аммиака существенно выражены основные свойства.

Так, амины аналогично аммиаку обратимо реагируют с водой, образуя слабые основания:

Связь катиона водорода с атомом азота в молекуле амина реализуется с помощью донорно-акцепторного механизма за счет неподеленной электронной пары атома азота.

Предельные амины являются более сильными основаниями по сравнению с аммиаком, т.к. в таких аминах углеводородные заместители обладают положительным индуктивным (+I) эффектом.

В связи с этим на атоме азота увеличивается электронная плотность, что облегчает его взаимодействие с катионом Н+.

Ароматические амины, в случае если аминогруппа непосредственно соединена с ароматическим ядром, проявляют более слабые основные свойства по сравнению с аммиаком.

Связано это с тем, что неподеленная электронная пара атома азота смещается в сторону ароматической π-системы бензольного кольца в следствие чего, электронная плотность на атоме азота снижается.

В свою очередь это приводит к снижению основных свойств, в частности способности взаимодействовать с водой. Так, например, анилин реагирует только с сильными кислотами, а с водой практически не реагирует.

Химические свойства предельных аминов

Как уже было сказано, амины обратимо реагируют с водой:

Водные растворы аминов имеют щелочную реакцию среды, вследствие диссоциации образующихся оснований:

Предельные амины реагируют с водой лучше, чем аммиак, ввиду более сильных основных свойств.

Основные свойства предельных аминов увеличиваются в ряду.

Вторичные предельные амины являются более сильными основаниями, чем первичные предельные, которые являются в свою очередь более сильными основаниями, чем аммиак.

Что касается основных свойств третичных аминов, то то если речь идет о реакциях в водных растворах, то основные свойства третичных аминов выражены намного хуже, чем у вторичных аминов, и даже чуть хуже чем у первичных.

Связано это со стерическими затруднениями, существенно влияющими на скорость протонирования амина. Другими словами три заместителя «загораживают» атом азота и мешают его взаимодействию с катионами H+.

Взаимодействие с кислотами

Как свободные предельные амины, так и их водные растворы вступают во взаимодействие с кислотами. При этом образуются соли:

Так как основные свойства предельных аминов сильнее выражены, чем у аммиака, такие амины реагируют даже со слабыми кислотами, например угольной:

Соли аминов представляют собой твердые вещества, хорошо растворимые в воде и плохо в неполярных органических растворителях. Взаимодействие солей аминов с щелочами приводит к высвобождению свободных аминов, аналогично тому как происходит вытеснение аммиака при действии щелочей на соли аммония:

2. Первичные предельные амины реагируют с азотистой кислотой с образованием соответствующих спиртов, азота N2 и воды. Например:

Характерным признаком данной реакции является образование газообразного азота, в связи с чем она является качественной на первичные амины и используется для их различения от вторичных и третичных.

Следует отметить, что чаще всего данную реакцию проводят, смешивая амин не с раствором самой азотистой кислоты, а с раствором соли азотистой кислоты (нитрита) и последующим добавлением к этой смеси сильной минеральной кислоты.

При взаимодействии нитритов с сильными минеральными кислотами образуется азотистая кислота, которая уже затем реагирует с амином:

Вторичные амины дают в аналогичных условиях маслянистые жидкости, так называемые N-нитрозаминами, но данная реакция в реальных заданиях ЕГЭ по химии не встречается. Третичные амины с азотистой кислотой не взаимодействуют.

Полное сгорание любых аминов приводит к образованию углекислого газа, воды и азота:

Взаимодействие с галогеналканами

Примечательно, что абсолютно такая же соль получается при действии хлороводорода на более замещенный амин. В нашем случае, при взаимодействии хлороводорода с диметиламином:

Получение аминов:

1) Алкилирование аммиака галогеналканами:

В случае недостатка аммиака вместо амина получается его соль:

2) Восстановление металлами (до водорода в ряду активности) в кислой среде:

с последующей обработкой раствора щелочью для высвобождения свободного амина:

3) Реакция аммиака со спиртами при пропускании их смеси через нагретый оксид алюминия. В зависимости от пропорций спирт/амин образуются первичные, вторичные или третичные амины:

Химические свойства анилина

Анилин – тривиальное название аминобензола, имеющего формулу:

Как можно видеть из иллюстрации, в молекуле анилина аминогруппа непосредственно соединена с ароматическим кольцом. У таких аминов, как уже было сказано, основные свойства выражены намного слабее, чем у аммиака. Так, в частности, анилин практически не реагирует с водой и слабыми кислотами типа угольной.

Взаимодействие анилина с кислотами

Анилин реагирует с сильными и средней силы неорганическими кислотами. При этом образуются соли фениламмония:

Взаимодействие анилина с галогенами

Как уже было сказано в самом начале данной главы, аминогруппа в ароматических аминах , втянута в ароматическое кольцо, что в свою очередь снижает электронную плотность на атоме азота, и как следствие увеличивает ее в ароматическом ядре.

Увеличение электронной плотности в ароматическом ядре приводит к тому, что реакции электрофильного замещения, в частности, реакции с галогенами протекают значительно легче, особенно в орто- и пара- положениях относительно аминогруппы.

Так, анилин с легкостью вступает во взаимодействие с бромной водой, образуя белый осадок 2,4,6-триброманилина:

Данная реакция является качественной на анилин и часто позволяет определить его среди прочих органических соединений.

Взаимодействие анилина с азотистой кислотой

Анилин реагирует с азотистой кислотой, но в виду специфичности и сложности данной реакции в реальном ЕГЭ по химии она не встречается.

Реакции алкилирования анилина

С помощью последовательного алкилирования анилина по атому азота галогенпроизводными углеводородов можно получать вторичные и третичные амины:

1. Восстановление маталлами нитробензола в присутствии сильных кислот-неокислителей:C6H5-NO2 + 3Fe + 7HCl = [C6H5-NH3]+Cl- + 3FeCl2 + 2H2O2. Далее полученную соль обрабатывают щелочью для высвобождения анилина:[C6H5-NH3]+Cl— + NaOH = C6H5-NH2 + NaCl + H2OВ качестве металлов могут быть использованы любые металлы, находящиеся до водорода в ряду активности.Реакция хлорбензола с аммиаком:С6H5−Cl + 2NH3 → C6H5NH2 + NH4Cl

Химические свойства аминокислот

Аминокислотами называют соединения в молекулах которых присутствуют два типа функциональных групп – амино (-NH2) и карбокси- (-COOH) группы.

Другими словами, аминокислоты можно рассматривать как производные карбоновых кислот, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы.

Таким образом, общую формулу аминокислот можно записать как (NH2)xR(COOH)y, где x и y чаще всего равны единице или двум.

Поскольку в молекулах аминокислот есть и аминогруппа и карбоксильная группа, они проявляют химические свойства схожие как аминов, так и карбоновых кислот.

Этерификация аминокислот

Аминокислоты могут вступать в реакцию этерификации со спиртами:

NH2CH2COOH + CH3OH → NH2CH2COOCH3+ H2O

Основные свойства аминокислот

1. Oбразование солей при взаимодействии с кислотами

NH2CH2COOH + HCl → [NH3CH2COOH]+Cl—

2. Взаимодействие с азотистой кислотой

NH2-CH2-COOH + HNO2 → НО-CH2-COOH + N2↑ + H2O

Примечание: взаимодействие с азотистой кислотой протекает так же, как и с первичными аминами

3. Алкилирование

NH2CH2COOH + CH3I → [CH3NH2CHCOOH]+I—

4. Взаимодействие аминокислот друг с другом

Аминокислоты могут реагировать друг с другом образуя пептиды – соединения, содержащие в своих молекулах пептидную связь –C(O)-NH-

При этом, следует отметить, что в случае проведения реакции между двумя разными аминокислотами, без соблюдения некоторых специфических условий синтеза, одновременно протекает образование разных дипептидов. Так, например, вместо реакции глицина с аланином выше, приводящей к глицилананину, может произойти реакция приводящая к аланилглицину:

Кроме того, молекула глицина не обязательно реагирует с молекулой аланина. Протекают также и реакции пептизации между молекулами глицина:

И аланина:

Помимо этого, поскольку молекулы образующихся пептидов как и исходные молекулы аминокислот содержат аминогруппы и карбоксильные группы, сами пептиды могут реагировать с аминокислотами и другими пептидами, благодаря образованию новых пептидных связей.

Отдельные аминокислоты используются для производства синтетических полипептидов или так называемых полиамидных волокон. Так, в частности с помощью поликонденсации 6-аминогексановой (ε-аминокапроновой) кислоты в промышленности синтезируют капрон:

Получаемая в результате этой реакции капроновая смола используется для производства текстильных волокон и пластмасс.

Образование внутренних солей аминокислот в водном растворе

В водных растворах аминокислоты существуют преимущественно в виде внутренних солей — биполярных ионов (цвиттер-ионов):

1) Реакция хлорпроизводных карбоновых кислот с аммиаком:Cl-CH2-COOH + 2NH3 = NH2-CH2-COOH + NH4Cl2) Расщепление (гидролиз) белков под действием растворов сильных минеральных кислот и щелочей.

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/aminy-i-aminokisloty

Амины — это… Строение, свойства, классы аминов

Амины

Амины вошли в нашу жизнь совершенно неожиданно. Еще недавно это были ядовитые вещества, столкновение с которыми могло привести к смерти.

И вот, спустя полтора столетия, мы активно пользуемся синтетическими волокнами, тканями, строительными материалами, красителями, в основе которых лежат амины.

Нет, они не стали безопаснее, просто люди смогли их «приручить» и подчинить, извлекая для себя определенную пользу. О том, какую именно, и поговорим далее.

Определение

Амины – это органические соединения, являющиеся производными аммиака, в молекулах которого водород замещен углеводородными радикалами. Их может быть до четырех одновременно.

Конфигурация молекул и количество радикалов определяют физические и химические свойства аминов. Кроме углеводородов, такие соединения могут содержать ароматические или алифатические радикалы, либо их комбинацию.

Отличительным признаком данного класса является наличие R-N-фрагмента, в котором R – это органическая группа.

Классификация

Все амины можно разделить на три большие группы:

  1. По природе углеводородного радикала.
  2. По числу радикалов, связанных с атомом азота.
  3. По количеству аминогрупп (моно-, ди-, три — и т. д.).

В первую группу входят алифатические, или предельные амины, представителями которых являются метиламин и метилэтиламин. А также ароматические — например, анилин или фениламин.

Названия представителей второй группы напрямую связаны с количеством углеводородных радикалов.

Так, выделяют первичные амины (содержащие одну группу азота), вторичные (имеющие две группы азота в комбинации с различными органическими группами) и третичные (соответственно, имеющие три группы азота). Названия третичной группы говорят сами за себя.

Номенклатура (образование названия)

Для образования названия соединения к наименованию органической группы, которая связывается с азотом, добавляют приставку «амин», а сами группы упоминаются в алфавитном порядке, например: метилпротиламин или метилдифениламин (в данном случае «ди» указывает на то, что в соединении есть два радикала фенила). Допускается составлять название, основой которого будет углерод, а аминогруппу представлять в виде заместителя. Тогда положение ее определяется индексом под обозначением элемента, например, СН3СН2СН(NH2)CH2CH3. Иногда в верхнем правом углу цифрой указывается порядковый номер углерода.

Некоторые соединения до сих пор сохраняют тривиальные, общеизвестные упрощенные названия, такие как анилин, например. Кроме того, среди них могут встречаться такие, что имеют неправильно составленные названия, использующиеся наравне с систематическими, потому что ученым и людям, далеким от науки, так проще и удобнее общаться и понимать друг друга

Физические свойства

Вторичный амин, как и первичный, способен образовывать водородные связи между молекулами, хоть и чуть более слабые, чем обычно.

Этот факт объясняет более высокую температуру кипения (выше ста градусов), присущую аминам, по сравнению с другими соединениями, имеющими аналогичную молекулярную массу.

Третичный амин, из-за отсутствия N-H-группы, не способен образовывать водородные связи, поэтому начинает закипать уже при восьмидесяти девяти градусах по Цельсию.

При комнатной температуре (восемнадцать – двадцать градусов Цельсия) только низшие алифатические амины находятся в виде пара. Средние же пребывают в жидком состоянии, а высшие – в твердом.

Все классы аминов имеют специфический запах.

Чем меньше в молекуле органических радикалов, тем он отчетливей: от практически лишенных запаха высших соединений к пахнущим рыбой средним и воняющим аммиаком нижним.

Амины могут образовывать прочные водородные связи с водой, то есть являются хорошо растворимыми в ней. Чем больше в молекуле присутствует углеводородных радикалов, тем менее она растворима.

Химические свойства

Как логично предположить, амины – это производные аммиака, а значит, и свойства у них сходные. Условно можно выделить три вида химического взаимодействия, которые возможны у данных соединений.

  1. Сначала рассмотрим свойства аминов как оснований. Низшие (алифатические), соединяясь с молекулами воды, дают щелочную реакцию. Связь образуется по донорно-акцепторному механизму, за счет того, то атом азота имеет непарный электрон. При взаимодействии с кислотами все амины образуют соли. Это твердые, хорошо растворимые в воде вещества. Ароматические амины проявляют более слабые свойства оснований, так как их неподеленная электронная пара смещается к бензольному кольцу и взаимодействует с его электронами.
  2. Окисление. Третичный амин легко окисляется, соединяясь с кислородом в атмосферном воздухе. Кроме того, все амины способны воспламеняться от открытого пламени (в отличие от аммиака).
  3. Взаимодействие с азотистой кислотой используется в химии для того, чтобы различать амины между собой, так как продукты данной реакции зависят от количества органических групп, присутствующих в молекуле:
  • низшие первичные амины образуют в результате реакции спирты;
  • ароматические первичные в аналогичных условиях дают фенолы;
  • вторичные превращаются в нитрозосоединения (о чем свидетельствует характерный запах);
  • третичные образуют соли, которые быстро разрушаются, поэтому ценности такая реакция не представляет.

Особые свойства анилина

Анилин представляет собой соединение, имеющее свойства, присущие как аминогруппе, так и группе бензолов. Объясняется это взаимным влиянием атомов внутри молекулы. С одной стороны, бензольное кольцо ослабляет основные (т. е.

щелочные) проявления в молекуле анилина. Они ниже, чем у алифатических аминов и аммиака. Но с другой, когда аминогруппа оказывает влияние на бензольное кольцо, оно становится, наоборот, более активным и вступает в реакции замещения.

Для качественного и количественного определение анилина в растворах или соединениях используется реакция с бромной водой, в конце которой на дно пробирки выпадает белый осадок в виде 2,4,6-триброманилина.

Амины в природе

Амины встречаются в природе повсеместно в виде витаминов, гормонов, промежуточных продуктов обмена, есть они и в организме животных и в растениях.

Кроме того, при гниении живых организмов также получаются средние амины, которые в жидком состоянии распространяют неприятный запах селедочного рассола.

Широко описанный в литературе «трупный яд» появился именно благодаря специфическому амбре аминов.

Длительное время рассматриваемые нами вещества путали с аммиаком из-за похожего запаха. Но в середине девятнадцатого века французский химик Вюрц смог синтезировать метиламин и этиламин и доказать, что при сгорании они выделяют углеводород. Это было принципиальным отличием упомянутых соединений от аммиака.

Получение аминов в промышленных условиях

Так как атом азота в аминах находится в низшей степени окисления, то восстановление азотосодержащих соединений является наиболее простым и доступным способом их получения. Именно он широко распространен в промышленной практике из-за своей дешевизны.

Первый метод представляет собой восстановление нитросоединений. Реакция, во время которой образуется анилин, носит название ученого Зинина и была проведена в первый раз в середине девятнадцатого века.

Второй способ заключается в восстановлении амидов при помощи алюмогидрида лития. Из нитрилов тоже можно восстановить первичные амины.

Третий вариант – реакции алкилирования, то есть введение алкильных групп в молекулы аммиака.

Применение аминов

Сами по себе, в виде чистых веществ, амины используются мало. Один из редких примеров – полиэтиленполиамин (ПЭПА), который в бытовых условиях облегчает затвердение эпоксидной смолы.

В основном первичный, третичный или вторичный амин – это промежуточный продукт в производстве различных органических веществ. Самым востребованным является анилин. Он – основа большой палитры анилиновых красителей.

Цвет, который получится в конце, зависит непосредственно от выбранного сырья. Чистый анилин дает синий цвет, а смесь анилина, орто- и пара-толуидина будет красной.

Алифатические амины нужны для получения полиамидов, таких как нейлон и другие синтетические волокна. Они применяются в машиностроении, а также в производстве канатов, тканей и пленок.

Кроме того, алифатические диизоцинаты используются в изготовлении полиуретанов.

Из-за своих исключительных свойств (легкость, прочность, эластичность и способность прикрепляться к любым поверхностям) они востребованы в строительстве (монтажная пена, клей) и в обувной промышленности (противоскользящая подошва).

Медицина — еще одна сфера, где применяются амины. Химия помогает синтезировать из них антибиотики группы сульфаниламидов, которые успешно применяют в качестве препаратов второй линии, то есть резервной. На случай, если у бактерий разовьется устойчивость к основным лекарствам.

Вредное воздействие на организм человека

Известно, что амины – это весьма токсичные вещества. Вред здоровью может нанести любое взаимодействие с ними: вдыхание паров, контакт с открытой кожей или попадание соединений внутрь организма.

Смерть наступает от нехватки кислорода, так как амины (в частности, анилин) связываются с гемоглобином крови и не дают ему захватывать молекулы кислорода.

Тревожными симптомами являются одышка, посинение носогубного треугольника и кончиков пальцев, тахипноэ (учащенное дыхание), тахикардия, потеря сознания.

В случае попадания этих веществ на оголенные участки тела необходимо быстро убрать их ватой, предварительно смоченной в спирте. Делать это надо максимально аккуратно, чтобы не увеличить площадь загрязнения. Если появятся симптомы отравления – обязательно нужно обратиться к врачу.

Алифатические амины – это яд для нервной и сердечно-сосудистой систем. Они могут вызвать угнетение функций печени, ее дистрофию и даже онкологические заболевания мочевого пузыря.

Источник: https://FB.ru/article/269979/aminyi---eto-stroenie-svoystva-klassyi-aminov

АМИНЫ

Амины
статьи

АМИНЫ – класс соединений, представляющий собой органические производные аммиака, в котором один, два или три атома водорода замещены органическими группами. Отличительный признак – наличие фрагмента R–N

Классификация аминов разнообразна и определяется тем, какой признак строения взят за основу.

В зависимости от числа органических групп, связанных с атомом азота, различают:

первичные амины – одна органическая группа у азота RNH2

вторичные амины – две органических группы у азота R2NH, органические группы могут быть различными R'R»NH

третичные амины – три органических группы у азота R3N или R'R»R»'N

По типу органической группы, связанной с азотом, различают алифатические СH3 – N6H5 – N

По числу аминогрупп в молекуле амины делят на моноамины СH3 – NН2, диамины H2N(СH2)2NН2, триамины и т.д.

Номенклатура аминов.

к названию органических групп, связанных с азотом, добавляют слово «амин», при этом группы упоминают в алфавитном порядке, например, СН3NHС3Н7 – метилпропиламин, СН3N(С6Н5)2 – метилдифениламин.

Правила допускают также составлять название, взяв за основу углеводород, в котором аминогруппу рассматривают как заместитель. В таком случае ее положение указывают с помощью числового индекса: С5Н3С4Н2С3Н(NН2)С2Н2С1Н3 – 3-аминопентан (верхние числовые индексы синего цвета указывают порядок нумерации атомов С).

Для некоторых аминов сохранились тривиальные (упрощенные) названия: С6Н5NH2 – анилин (название по правилам номенклатуры – фениламин).

В некоторых случаях применяют устоявшиеся названия, которые представляют собой искаженные правильные названия: Н2NСН2СН2ОН – моноэтаноламин (правильно – 2-аминоэтанол); (ОНСН2СН2)2NH – диэтаноламин, правильное название – бис(2-гидроксиэтил)амин. Тривиальные, искаженные и систематические (составленные по правилам номенклатуры) названия довольно часто сосуществуют в химии.

Физические свойства аминов.

Первые представители ряда аминов – метиламин CH3NH2, диметиламин (CH3)2NH, триметиламин (CH3)3N и этиламин C2H5NH2 – при комнатной температуре газообразные, далее при увеличении числа атомов в R амины становятся жидкостями, а при увеличении длины цепи R до 10 атомов С – кристаллическими веществами. Растворимость аминов в воде убывает по мере увеличения длины цепи R и при возрастании числа органических групп, связанных с азотом (переход к вторичным и третичным аминам). Запах аминов напоминает запах аммиака, высшие (с большими R) амины практически лишены запаха.

Химические свойства аминов.

Отличительная способность аминов – присоединять нейтральные молекулы (например, галогеноводороды HHal, с образованием органоаммониевых солей, подобных аммонийным солям в неорганической химии.

Для образования новой связи азот предоставляет неподеленную электронную пару, исполняя роль донора. Участвующий в образовании связи протон Н+ (от галогеноводорода) играет роль акцептора (приемника), такую связь называют донорно-акцепторной (рис. 1).

Возникшая ковалентная связь N–H полностью эквивалентна имеющимся в амине связям N–H.

Третичные амины также присоединяют HCl, но при нагревании полученной соли в растворе кислоты она распадается, при этом R отщепляется от атома N:

(C2H5)3N + HCl ® [(C2H5)3NH]Сl

[(C2H5)3NH]Сl ® (C2H5)2NH + C2H5Сl

При сравнении этих двух реакций видно, что C2H5-группа и Н, как бы меняются местами, в итоге из третичного амина образуется вторичный.

Растворяясь в воде, амины по такой же схеме захватывают протон, в результате в растворе появляются ионы ОН–, что соответствует образованию щелочной среды, ее можно обнаружить с помощью обычных индикаторов.

C2H5NH2 + H2O ® [C2H5NH3]+ + OH–

С образованием донорно-акцепторной связи амины могут присоединять не только HCl, но и галогеналкилы RCl, при этом образуется новая связь N–R, которая также эквивалентна уже имеющимся. Если в качестве исходного взять третичный амин, то получается соль тетраалкиламмония (четыре группы R у одного атома N):

(C2H5)3N + C2H5I ® [(C2H5)4N]I

Эти соли, растворяясь в воде и некоторых органических растворителях, диссоциируют (распадаются), образуя ионы:

[(C2H5)4N]I ® [(C2H5)4N]+ + I–

Такие растворы, как и все растворы, содержащие ионы, проводят электрический ток. В тетраалкиламмониевых солях можно заменить галоген НО-группой:

[(CH3)4N]Cl + AgOH ® [(CH3)4N]OH + AgCl

Получающийся гидроксид тетраметиламмония представляет собой сильное основание, по свойствам близкое к щелочам.

Первичные и вторичные амины взаимодействуют с азотистой кислотой HON=O, однако реагируют они различным образом. Из первичных аминов образуются первичные спирты:

C2H5NH2 + HNO2® C2H5OH + N2 +H2O

В отличие от первичных, вторичные амины образуют с азотистой кислотой желтые, трудно растворимые нитрозамины – соединения, содержащие фрагмент >N–N = O:

(C2H5)2NH + HNO2® (C2H5)2N–N=O + H2O

Третичные амины при обычной температуре с азотистой кислотой не реагируют, таким образом, азотистая кислота является реагентом, позволяющим различить первичные, вторичные и третичные амины.

При конденсации аминов с карбоновыми кислотами образуются амиды кислот – соединения с фрагментом –С(О)N

Конденсация аминов с альдегидами и кетонами приводит к образованию так называемых оснований Шиффа – соединений, содержащих фрагмент –N=C2.

При взаимодействии первичных аминов с фосгеном Cl2С=O образуются соединения с группировкой –N=C=O, называемые изоцианатами (рис. 2Г, получение соединения с двумя изоцианатными группами).

Среди ароматических аминов наиболее известен анилин (фениламин) С6Н5NH2. По свойствам он близок к алифатическим аминам, но его основность выражена слабее – в водных растворах он не образует щелочную среду. Как и алифатические амины, с сильными минеральными кислотами он может образовывать аммониевые соли [С6Н5NH3]+Сl–.

При взаимодействии анилина с азотистой кислотой (в присутствии HCl) образуется диазосоединение, содержащее фрагмент R–N=N, оно получается в виде ионной соли, называемой солью диазония (рис. 3А). Таким образом, взаимодействие с азотистой кислотой идет не так, как в случае алифатических аминов.

Бензольное ядро в анилине обладает реакционной способностью, характерной для ароматических соединений (см. АРОМАТИЧНОСТЬ), при галогенировании атомы водорода в орто— и пара-положениях к аминогруппе замещаются, получаются хлоранилины с различной степенью замещения (рис. 3Б).

Действие серной кислоты приводит к сульфированию в пара-положение к аминогруппе, образуется так называемая сульфаниловая кислота (рис. 3В).

Получение аминов.

При взаимодействии аммиака с галогеналкилами, например RCl, образуется смесь первичных, вторичных и третичных аминов. Образующийся побочный продукт HCl присоединяется к аминам, образуя аммониевую соль, но при избытке аммиака соль разлагается, что позволяет проводить процесс вплоть до образования четвертичных аммониевых солей (рис. 4А).

В отличие от алифатических галогеналкилов, арилгалогениды, например, С6Н5Cl, реагируют с аммиаком с большим трудом, синтез возможен только при катализаторах, содержащих медь.

В промышленности алифатические амины получают каталитическим взаимодействием спиртов с NH3 при 300–500° С и давлении 1–20 МПа, в результате получают смесь первичных, вторичных и третичных аминов(рис. 4Б).

При взаимодействии альдегидов и кетонов с аммонийной солью муравьиной кислоты HCOONH4 образуются первичные амины (рис. 4В), а реакция альдегидов и кетонов с первичными аминами (в присутствии муравьиной кислоты НСООН) приводит к вторичным аминам (рис. 4Г).

Нитросоединения (содержащие группу –NO2) при восстановлении образуют первичные амины. Этот метод, предложенный Н.Н.Зининым, мало применяется для алифатических соединений, но важен для получения ароматических аминов и лег в основу промышленного производства анилина (рис. 4Д).

Как отдельные соединения амины применяются мало, например, в быту используется полиэтиленполиамин [-C2H4NH-]n (торговое название ПЭПА) как отвердитель эпоксидных смол. Основное применение аминов – как промежуточные продукты при получении различных органических веществ.

Ведущая роль принадлежит анилину, на основе которого производится широкий спектр анилиновых красителей, причем цветовая «специализация» закладывается уже на стадии получения самого анилина. Сверхчистый анилин без примеси гомологов называют в промышленности «анилин для синего» (имеется в виду цвет будущего красителя).

«Анилин для красного» должен содержать, помимо анилина, смесь орто— и пара-толуидина (СН3С6Н4NH2).

Алифатические диамины – исходные соединения для получения полиамидов, например, найлона (рис. 2), широко применяемого для изготовления волокон, полимерных пленок, а также узлов и деталей в машиностроении (полиамидные зубчатые передачи).

Из алифатических диизоцианатов (рис. 2) получают полиуретаны, которые обладают комплексом технически важных свойств: высокой прочностью в сочетании с эластичностью и очень высоким сопротивлением истиранию (полиуретановые обувные подошвы), а также хорошей адгезией к широкому кругу материалов (полиуретановые клеи). Широко их применяют и во вспененной форме (пенополиуретаны).

На основе сульфаниловой кислоты (рис. 3) синтезируют противовоспалительные лекарственные препараты сульфаниламиды.

Соли диазония (рис. 2) применяют в фоточувствительных материалах для светокопирования, которое позволяет получать изображение, минуя обычную галоидосеребряную фотографию (см. СВЕТОКОПИРОВАНИЕ).

Михаил Левицкий

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/AMINI.html

ovdmitjb

Add comment