Wytwarzanie amin z amidów kwasowych. Aminy: właściwości, otrzymywanie i zastosowanie

Amin wkroczył w nasze życie zupełnie niespodziewanie. Do niedawna były to substancje toksyczne, z którymi zderzenie groziło śmiercią. A teraz, półtora wieku później, aktywnie wykorzystujemy włókna syntetyczne, tkaniny, materiały budowlane i barwniki na bazie amin. Nie, nie stały się bezpieczniejsze, ludzie po prostu potrafili je „oswoić” i ujarzmić, czerpiąc z tego dla siebie określone korzyści. Porozmawiamy o tym, który dalej.

Definicja

Do jakościowego i ilościowego oznaczania aniliny w roztworach lub związkach stosuje się reakcję, w wyniku której na dno probówki opada biały osad w postaci 2,4,6-tribromoaniliny.

Aminy w przyrodzie

Aminy występują wszędzie w przyrodzie w postaci witamin, hormonów i pośrednich produktów przemiany materii; występują zarówno w organizmie zwierząt, jak i roślin. Ponadto w wyniku rozkładu organizmów żywych powstają także średnie aminy, które w stanie ciekłym wydzielają nieprzyjemny zapach solanki śledziowej. Szeroko opisywana w literaturze „trupia trucizna” pojawiła się właśnie dzięki specyficznemu bursztynowi aminowemu.

Przez długi czas rozważane przez nas substancje mylone były z amoniakiem ze względu na podobny zapach. Jednak w połowie XIX wieku francuski chemik Wurtz był w stanie zsyntetyzować metyloaminę i etyloaminę i udowodnić, że podczas spalania uwalniają się węglowodory. Na tym właśnie polega zasadnicza różnica pomiędzy wymienionymi związkami a amoniakiem.

Produkcja amin w warunkach przemysłowych

Ponieważ atom azotu w aminach znajduje się na najniższym stopniu utlenienia, redukcja związków zawierających azot jest najprostszym i najbardziej dostępnym sposobem ich otrzymania. Jest to ten typ, który jest szeroko stosowany w praktyce przemysłowej ze względu na niski koszt.

Pierwszą metodą jest redukcja związków nitrowych. Reakcję, podczas której powstaje anilina, nazwał naukowiec Zinin i po raz pierwszy przeprowadzono ją w połowie XIX wieku. Druga metoda polega na redukcji amidów za pomocą wodorku litowo-glinowego. Aminy pierwszorzędowe można także odzyskiwać z nitryli. Trzecią opcją są reakcje alkilowania, czyli wprowadzenie grup alkilowych do cząsteczek amoniaku.

Zastosowanie amin

Same aminy w postaci czystych substancji są rzadko stosowane. Jednym z nielicznych przykładów jest polietylenopoliamina (PEPA), która w warunkach domowych ułatwia utwardzanie żywicy epoksydowej. Zasadniczo amina pierwszorzędowa, trzeciorzędowa lub drugorzędowa jest produktem pośrednim w produkcji różnych substancji organicznych. Najbardziej popularna jest anilina. Jest podstawą dużej palety barwników anilinowych. Ostateczny kolor zależy bezpośrednio od wybranego surowca. Czysta anilina daje kolor niebieski, ale mieszanina aniliny, orto- i para-toluidyny będzie czerwona.

Aminy alifatyczne potrzebne są do produkcji poliamidów, np. nylonu itp. Wykorzystuje się je w budowie maszyn, a także przy produkcji lin, tkanin i folii. Ponadto do produkcji poliuretanów stosuje się diizocyjaniany alifatyczne. Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości (lekkość, wytrzymałość, elastyczność i możliwość przyczepienia się do każdej powierzchni) cieszą się zainteresowaniem w budownictwie (pianka, klej) oraz w przemyśle obuwniczym (podeszwy antypoślizgowe).

Medycyna to kolejna dziedzina, w której wykorzystuje się aminy. Chemia pomaga syntetyzować z nich antybiotyki z grupy sulfonamidów, które z powodzeniem stosowane są jako leki drugiego rzutu, czyli rezerwowe. W przypadku, gdy bakterie rozwiną oporność na podstawowe leki.

Szkodliwy wpływ na organizm ludzki

Wiadomo, że aminy są substancjami bardzo toksycznymi. Jakakolwiek interakcja z nimi może być szkodliwa dla zdrowia: wdychanie oparów, kontakt z otwartą skórą lub spożycie związków do organizmu. Śmierć następuje z powodu braku tlenu, ponieważ aminy (w szczególności anilina) wiążą się z hemoglobiną we krwi i uniemożliwiają jej wychwytywanie cząsteczek tlenu. Niepokojącymi objawami są duszność, niebieskie zabarwienie trójkąta nosowo-wargowego i opuszków palców, przyspieszony oddech, tachykardia, utrata przytomności.

Jeśli substancje te dostaną się na odsłonięte miejsca na ciele, należy je szybko usunąć za pomocą wacika nasączonego wcześniej alkoholem. Należy to zrobić tak ostrożnie, jak to możliwe, aby nie zwiększyć obszaru zanieczyszczenia. Jeśli pojawią się objawy zatrucia, zdecydowanie należy skonsultować się z lekarzem.

Aminy alifatyczne są trucizną dla układu nerwowego i sercowo-naczyniowego. Mogą powodować depresję czynności wątroby, dystrofię wątroby, a nawet raka pęcherza moczowego.

Aminy pierwszorzędowe i drugorzędowe reagują z halogenkami kwasowymi, bezwodnikami i estrami kwasów karboksylowych, tworząc amidy. Wszystkie te reakcje należy klasyfikować jako podstawienie nukleofilowe przy karbonylu sp 2-hybrydowe atomy węgla, ich mechanizm i zastosowanie w syntezie amidów omówiono w rozdziale 18.

21.6.3 Oddziaływanie amin pierwszorzędowych i drugorzędowych ze związkami karbonylowymi. Otrzymywanie imin i enamin,

Aldehydy i ketony reagują z aminami pierwszorzędowymi i drugorzędowymi, tworząc odpowiednio iminy i enaminy (patrz rozdział 16).

Reakcje te należy uważać za addycję nukleofilową przy grupie karbonylowej.

21.6.4 Oddziaływanie amin z halogenkami sulfonylu. Próba Hinsberga

Aminy pierwszorzędowe i drugorzędowe reagują z halogenkami sulfonylu, tworząc sulfonamidy.

Mechanizm powstawania sulfonamidów jest podobny do tworzenia amidów z halogenków acylowych i amin. Produkcja sulfonamidów jest podstawą uniwersalnego testu na amin pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe. Ta prosta i bardzo dostępna metoda rozpoznawania amin została zaproponowana w 1890 roku przez Hinsberga i nazywa się testem Hinsberga. Mieszanina badanej aminy i chlorku benzenosulfonylu C 6 H 5 SO 2 Cl lub P chlorek toluenosulfonylu wytrząsa się z nadmiarem zimnego wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Po 10-15 minutach mieszaninę zakwasza się do wyraźnie kwaśnej reakcji. Aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe zachowują się inaczej w tym dwuetapowym procesie. Aminy pierwszorzędowe reagując z chlorkiem benzenosulfonylu dają N-podstawione sulfonamidy, które zawierają dość „kwasowy” atom wodoru przy atomie azotu i rozpuszczają się w wodnych alkaliach, tworząc jednorodny roztwór soli sodowej sulfonamidu. Po zakwaszeniu z tego roztworu wytrąca się nierozpuszczalny w wodzie N-podstawiony sulfonamid.

Aminy drugorzędowe reagują z chlorkiem benzenosulfonylu w wodnym roztworze alkalicznym, tworząc N,N-dipodstawiony sulfonamid. Jest nierozpuszczalny w wodnych alkaliach, ponieważ nie zawiera kwaśnego atomu wodoru w atmosferze azotu. Zakwaszenie mieszaniny reakcyjnej w tym przypadku nie powoduje żadnych zmian zewnętrznych - N,N-dipodstawiony sulfonamid pozostaje w postaci osadu.

Nierozpuszczalna w wodzie trzeciorzędowa amina nie ulega zmianom pod wpływem wodnego roztworu zasady, początkowo powstały jonowy chlorek N-benzenosulfonylo-N,N-trialkiloamoniowy ulega rozszczepieniu pod działaniem jonu wodorotlenkowego do benzenosulfonianu sodu i aminy trzeciorzędowej:

Po zakwaszeniu mieszaniny reakcyjnej trzeciorzędowa amina rozpuszcza się w wyniku tworzenia rozpuszczalnej w wodzie soli

Sulfamidy znalazły zastosowanie w chemioterapii po odkryciu amidu kwasu sulfanilowego w 1935 roku P-NH 2 C 6 H 4 SO 2 NH 2 ma silne działanie przeciw paciorkowcom. Odkrycie to, niezwykle ważne dla współczesnej medycyny i chemioterapii, dokonano zupełnie przez przypadek. Jego historia w skrócie jest taka. Córka jednego z pracowników dużej firmy produkującej barwniki azowe na skutek ukłucia szpilką zaraziła się paciorkowcami. Była prawie skazana na zagładę, gdy jej ojciec przypadkowo zaryzykował podanie jej dawki Prontosilu, jednego z barwników produkowanych przez jego firmę. Wcześniej Prontosil został pomyślnie przetestowany na myszach, gdzie hamował rozwój paciorkowców. Po krótkim czasie dziewczynka całkowicie wyzdrowiała z choroby, co skłoniło E. Fourneau z Instytutu Pasteura w Paryżu do rozpoczęcia rozwiązywania tego cudownego problemu. Fourneaux odkrył, że w organizmie człowieka prontosil, zwany czerwonym streptocydem, jest rozkładany przez enzymy do P-aminobenzenosulfamid, który jest prawdziwą substancją czynną przeciwko różnym paciorkowcom, pneumokokom i gonokokom. Amid kwasu sulfanilowego nazywany jest białym streptocydem.

Odkrycie to zapoczątkowało lawinę badań nad działaniem różnych substancji para-aminobenzenosulfonamidy, różniące się jedynie charakterem podstawnika Xw P-NН 2 С 6 Н 4 SO 2 NНХ. Z około dziesięciu tysięcy takich pochodnych otrzymanych syntetycznie, mniej niż trzydzieści weszło do praktyki lekarskiej. Należą do nich leki sulfidyna, norsulfazol, sulfadimezyna, etazol, sulfadimetoksyna, ftalazol, które są dobrze znane pod nazwami handlowymi.Niektóre z nich zostały uzyskane przed II wojną światową i uratowały życie setkom tysięcy ludzi narażonych na działanie procesy zapalne wywołane przez pneumokoki i paciorkowce po urazie . Poniżej znajdują się niektóre z nowoczesnych leków sulfonamidowych.

Preparaty sulfamidowe otrzymuje się według następującego standardowego schematu:

Wszystkie te leki, niczym „cudowna kula” (termin wprowadzony przez twórcę chemioterapii P. Ehrlicha), dokładnie atakują bakterie i nie szkodzą żywym komórkom.

Chociaż mechanizm działania leków w większości przypadków nie jest szczegółowo poznany, sulfonamid stanowi rzadki wyjątek. Sulfanilamid zabija bakterie, biorąc udział w biosyntezie kwasu foliowego. Synteza kwasu foliowego jest niezwykle ważna dla życia bakterii. Komórki zwierzęce same nie są w stanie syntetyzować kwasu foliowego, jest on jednak niezbędnym składnikiem ich „diety”. Dlatego sulfonamid jest toksyczny dla bakterii, ale nie dla ludzi.

Można myśleć, że kwas foliowy składa się z trzech fragmentów – pochodnej pterydyny i cząsteczki para-kwas aminobenzoesowy i kwas glutaminowy (bardzo powszechny aminokwas). Sulfanilamid zakłóca biosyntezę kwasu foliowego, konkurując z nim para-kwas aminobenzoesowy do włączenia do cząsteczki kwasu foliowego. Zgodnie ze swoją strukturą i wielkością, sulfonamid i P-kwas aminobenzoesowy są bardzo blisko (ryc. 21.1), co pozwala cząsteczce sulfanilamidu „wprowadzać w błąd” enzymy odpowiedzialne za wiązanie wszystkich trzech części cząsteczki kwasu foliowego. Zatem miejsce zajmuje sulfonamid para-kwas aminobenzoesowy w „fałszywej” cząsteczce kwasu foliowego, która nie jest zdolna do pełnienia funkcji życiowych prawdziwego kwasu foliowego wewnątrz bakterii. W tym właśnie tkwi sekret przeciwbakteryjnego działania sulfanilamidu i jego analogów strukturalnych.

Ryż. 21.1. Podobieństwo strukturalne para-kwas aminobenzoesowy i sulfonamid

Odkrycie mechanizmu działania sulfonamidu doprowadziło do odkrycia wielu innych nowych antymetabolitów. Jednym z nich jest metotreksat, który ma wyraźne działanie przeciwnowotworowe. Łatwo zauważyć jego ścisłe podobieństwo strukturalne do kwasu foliowego.

Aminy można wytwarzać na różne sposoby.

A) Działanie na amoniak przez haloalkile

2NH 3 + CH 3 I ––® CH 3 – NH 2 + NH 4 I

B) Katalityczne uwodornienie nitrobenzenu wodorem cząsteczkowym:

C 6 H 5 NO 2 ––® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O

anilina nitrobenzenowa

B) Wytwarzanie niższych amin (C1 – C4) poprzez alkilowanie alkoholami:

350 0 C, Al 2 O 3

R–OH + NH 3 ––––––––––® R–NH 2 +H 2 O

350 0 C, Al 2 O 3

2R–OH + NH 3 –––––––––––® R 2 –NH +2H 2 O

350 0 C, Al 2 O 3

3R–OH + NH 3 –––––––––––® R 3 –N + 3H 2 O

Koniec pracy -

Ten temat należy do działu:

Chemia to nauka zajmująca się badaniem substancji i procesów ich przemian. Przedmioty badań w chemii - pierwiastki chemiczne i ich związki

Pierwiastek chemiczny to zbiór atomów o tym samym ładunku w jądrze.Atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego, która zachowuje swoje właściwości.

Jeśli potrzebujesz dodatkowych materiałów na ten temat lub nie znalazłeś tego czego szukałeś, polecamy skorzystać z wyszukiwarki w naszej bazie dzieł:

Co zrobimy z otrzymanym materiałem:

Jeśli ten materiał był dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:

Wszystkie tematy w tym dziale:

Prawo okresowe i układ okresowy pierwiastków chemicznych
Odkrycie prawa okresowości Podstawowe prawo chemii – prawo okresowości odkrył D.I. Mendelejewa w 1869 r., w czasach, gdy atom uważano za niepodzielny i nic nie wiedziano o jego wewnętrznej budowie

Kwantowo-mechaniczny opis stanu elektronu w atomie
Jak wiadomo, światło wykazuje właściwości zarówno przepływu cząstek, jak i fali elektromagnetycznej, czyli tzw. fotony mają dualizm korpuskularno-falowy. Po drodze nastąpiło stworzenie mechaniki kwantowej

Orbitale atomowe
Stan elektronu w atomie, charakteryzujący się trzema liczbami kwantowymi n, l, ml, nazywany jest orbitalem atomowym.Orbital często definiuje się także jako obszar przestrzeni, w którym

Roztwór będący w równowadze z substancją rozpuszczoną nazywa się roztworem nasyconym
Kiedy kryształy się rozpuszczają, ulegają zniszczeniu, co wymaga energii, dlatego rozpuszczanie powinno zawsze następować wraz z absorpcją ciepła. Jednak, jak już wspomniano, niektóre

Metody wyrażania stężeń roztworów
Stężenie roztworu odnosi się do zawartości rozpuszczonej substancji w określonej objętości lub masie roztworu lub rozpuszczalnika. Nazywa się roztwory o wysokim stężeniu substancji rozpuszczonej

Stała równowagi chemicznej
W równowadze reakcji chemicznej: bB + dD = lL + mM lub, gdzie pp,L, ppM, pp,D, ppB są równowagowymi ciśnieniami cząstkowymi substancji, oraz

Zasada Le Chateliera
Ponieważ prawie wszystkie reakcje są w takim czy innym stopniu odwracalne, w praktyce przemysłowej i laboratoryjnej pojawiają się dwa problemy: jak otrzymać produkt „użytecznej” reakcji z maksymalną wydajnością

Szybkość reakcji chemicznych
Szybkość reakcji zależy od zmiany stężenia molowego jednego z reagentów: V = ± ((C2 - C1) / (t2 - t1)) = ± (DC / Dt)

Podstawowe zasady teorii dysocjacji elektrolitycznej
1. Elektrolity rozpuszczone w wodzie rozpadają się (dysocjują) na jony - dodatnie i ujemne. 2. Pod wpływem prądu elektrycznego jony uzyskują ruch kierunkowy: dodatni

Prawdziwe i potencjalne elektrolity
Proces rozkładu substancji na jony podczas rozpuszczania lub topienia nazywa się ED. Mechanizm ED zależy od rodzaju elektrolitu: konieczne jest rozróżnienie elektrolitów prawdziwych i potencjalnych.

Stała dysocjacji. Stopień dysocjacji
Stężenia jonów w roztworach słabych elektrolitów charakteryzują się jakościowo stopniem i stałą dysocjacji. Stopień dysocjacji to stosunek liczby cząsteczek zdysocjowanych na jony

Reakcje jonowe
Reakcje wymiany jonowej to reakcje pomiędzy jonami powstającymi w wyniku dysocjacji elektrolitów. Zasady sporządzania równań reakcji jonowych 1. Nierozpuszczalny

Produkty jonowe wody. Wskaźnik pH. roztwory buforowe
Wskaźnik wodorowy (pH) to wartość charakteryzująca aktywność lub stężenie jonów wodorowych w roztworach. Wskaźnik wodoru jest oznaczony jako pH. Indeks wodorowy jest liczbowo równy ujemny

Hydroliza soli. Stała, stopień i pH hydrolizy
Hydroliza soli oznacza procesy reakcji pomiędzy cząsteczkami wody i cząsteczkami rozpuszczonych w niej soli. W wyniku takiej reakcji powstają lekko zdysocjowane związki. Procent

Reakcje redoks. Pojęcie utleniania, redukcji, utleniacza, reduktora
Reakcje redoks odgrywają ogromną rolę w przyrodzie i technologii. Bez tych reakcji życie nie jest możliwe, ponieważ oddychanie, metabolizm, roślinna synteza błonnika z dwutlenku węgla

Tworzenie równań reakcji redoks (metoda wagi elektronicznej, metoda półreakcji)
Metoda wagi elektronicznej. Równania ORR są często złożone, a ich ułożenie, w szczególności ułożenie współczynników stechiometrycznych, jest zadaniem trudnym.

Przedmiot chemii organicznej. Historyczny przegląd rozwoju chemii organicznej. Pierwsze poglądy teoretyczne. Teoria struktury A. M. Butlerowa
Chemia organiczna była pierwotnie nazwą nadawaną chemii substancji otrzymywanych z organizmów roślinnych i zwierzęcych. Ludzkość zna takie substancje od czasów starożytnych. Ludzie wiedzieli, jak zdobyć ocet

Właściwości fizyczne i chemiczne alkanów. Metoda otrzymywania i identyfikacji alkanów. Indywidualni przedstawiciele
Alkany to bezbarwne substancje nierozpuszczalne w wodzie. W zwykłych warunkach są one chemicznie obojętne, gdyż wszystkie wiązania w ich cząsteczkach powstają przy udziale orbitali hybrydowych sp3 atomu węgla i są

Właściwości fizyczne i chemiczne alkenów. Metody otrzymywania i identyfikacji alkenów. Indywidualni przedstawiciele
Właściwości fizyczne niektórych alkenów przedstawiono w tabeli. 1. Pierwsi trzej przedstawiciele homologicznej serii alkenów (etylen, propylen i butylen) to gazy, zaczynając od C5H10 (am

Efekt parowania. Właściwości fizyczne i chemiczne dienów. Metody otrzymywania i identyfikacji dienów. Indywidualni przedstawiciele
1. Wytwarzanie dienów Spośród węglowodorów dienów szczególne znaczenie mają diwinyl (buta-dien-1,3) i izopren (2-metylobutadien-1,3). Przyjrzyjmy się głównym sposobom otrzymywania tych dienów.

Właściwości fizyczne i chemiczne arenów. Metody pozyskiwania i identyfikacji. Indywidualni przedstawiciele
Właściwości fizyczne. Pierwsi członkowie homologicznej serii benzenu (na przykład toluen, etylobenzen itp.) To bezbarwne ciecze o specyficznym zapachu. Są lżejsze od wody i nierozpuszczalne w niej. Dobry

Nazewnictwo alkoholi
W przypadku alkoholi istnieje kilka sposobów nadawania im nazw. Przy nazewnictwie poszczególnych alkoholi powszechnie stosuje się nazwy historyczne (trywialne): alkohol drzewny CH3O

Izomeria
Izomeria alkoholi zależy od budowy rodnika węglowodorowego i położenia grupy funkcyjnej (hydroksylowej). Na przykład wzór cząsteczkowy C

Właściwości fizyczne alkoholi
Dolne i środkowe człony homologicznego szeregu nasyconych alkoholi jednowodorotlenowych od C1 do C11 to ciecze, wyższe (począwszy od C11) to ciała stałe. Gęstości ograniczające i

Metody otrzymywania i właściwości chemiczne
3.1 Metody otrzymywania A. Uwodnienie alkenów: CH3–CH=CH2+HН-----------------------------------® CH3–CH–CH3

Struktura grupy hydroksylowej
O właściwościach alkoholi decyduje budowa grupy hydroksylowej, charakter jej wiązań chemicznych, budowa rodników węglowodorowych i ich wzajemne oddziaływanie. Wiązania O – H i C – O są kowalencyjne polarne. Elek

Właściwości chemiczne glikoli
Właściwości chemiczne glikoli i alkoholi wielowodorotlenowych przypominają alkohole jednowodorotlenowe. Glikole są lepsze od odpowiednich alkoholi jednowodorotlenowych, rozpuszczalne w wodzie i mają nieco wyższą zawartość

Fenole. Ogólna charakterystyka. Metody otrzymywania i właściwości chemiczne
Fenole to związki, w których grupa hydroksylowa jest bezpośrednio przyłączona do pierścienia aromatycznego benzenu. Związki zawierające grupę hydroksylową w skondensowanych związkach aromatycznych

Struktura grupy hydroksylowej fenolu
W wyniku koniugacji p,p z pierścieniem fenolowa grupa hydroksylowa jest donorem elektronów, dlatego wektor dipolowy w fenolu jest skierowany w stronę pierścienia benzenowego, natomiast

Estry (estry)
Estry są pochodnymi kwasów karboksylowych, w których grupę hydroksylową zastąpiono resztą alkoholu. Ogólny wzór estrów to nomenklatura R-CO-O-R. Izomeria.

Nazewnictwo, izomeria amin
1. Nazwy amin zgodnie z racjonalną nomenklaturą pochodzą zwykle od nazw wchodzących w ich skład rodników węglowodorowych z dodatkiem końcówki –amina: metyloamina CH

Właściwości fizyczne amin
Metyloamina, dimetyloamina i trimetyloamina to gazy, środkowe elementy szeregu amin to ciecze, a wyższe elementy to ciała stałe. Wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej amin wzrasta ich gęstość i wzrasta temperatura.

Właściwości chemiczne amin
Chemiczne zachowanie amin zależy od obecności grupy aminowej w cząsteczce. Na zewnętrznej powłoce elektronowej atomu azotu znajduje się 5 elektronów. W cząsteczce aminy, podobnie jak w cząsteczce amoniaku, atom atomu

Diaminy
Diaminy odgrywają ważną rolę w procesach biologicznych. Z reguły są łatwo rozpuszczalne w wodzie, mają charakterystyczny zapach, mają odczyn silnie zasadowy i oddziałują z powietrzem CO2

Aminoalkohole
Aminoalkohole to związki o mieszanych funkcjach, których cząsteczka zawiera grupy aminowe i hydroksylowe. Aminoetanol (etanoloamina) HO-CH2CH2-NH

Właściwości fizyczne i chemiczne kwasów karboksylowych
Tylko z czysto formalnego punktu widzenia grupę karboksylową można uznać za kombinację funkcji karbonylowych i hydroksylowych. W rzeczywistości ich wzajemny wpływ na siebie jest taki, że całkowicie

Właściwości chemiczne
Kwasy charakteryzują się trzema rodzajami reakcji: podstawieniem jonu wodorowego grupy karboksylowej (powstanie soli); z udziałem grupy hydroksylowej (tworzenie estrów, halogenków kwasowych, bezwodników

Najważniejsi przedstawiciele
Kwas mrówkowy jest bezbarwną cieczą o ostrym zapachu. Jest silnym środkiem redukującym i utlenia się do kwasu węglowego. W naturze wolna mrówka

Izomeria
W cząsteczkach wszystkich naturalnych aminokwasów (z wyjątkiem glicyny) atom węgla a ma wszystkie cztery wiązania walencyjne zajęte przez różne podstawniki, taki atom węgla jest asymetryczny i

Struktura przestrzenna białek. Właściwości fizyczne i chemiczne białek
Prawie wszystkie białka zbudowane są z 20 aminokwasów należących do serii L i są takie same w prawie wszystkich organizmach. Aminokwasy w białkach są połączone ze sobą wiązaniem peptydowym -CO-NH-, które

Disacharydy. właściwości fizyczne i chemiczne, struktura
D i s a h a r i d s. Disacharydy to cukry złożone, których każda cząsteczka podczas hydrolizy rozkłada się na 2 cząsteczki monosacharydu. Czasami wykorzystuje się je jako rezerwowe składniki odżywcze.

Polisacharydy. Struktura, właściwości chemiczne poszczególnych przedstawicieli
Ogólny wzór polisacharydów tworzą reszty pentozowe (C5H8O4)n, heksozy (C6H10O5), gdzie n = 103 - 105. Największe znaczenie mają pochodne glukozy: skrobia i celuloza. Skrobia jest

Lipica
Lipidy to tłuszczopodobne związki organiczne, nierozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach niepolarnych (eter, benzyna, benzen, chloroform itp.). Lipidy należą do

Struktura prostych lipidów. Woski
Lipidy proste reprezentowane są głównie przez estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkohol trójwodorotlenowy glicerynę – trójglicerydy. Kwasy tłuszczowe mają: 1) tę samą grupę dla wszystkich kwasów - do

Złożone lipidy
Złożone lipidy. Należą do nich fosfolipidy, glikolipidy, lipoproteiny itp. Fosfolipidy to triglicerydy, w których jedna reszta kwasu tłuszczowego jest zastąpiona resztą kwasu fosforowego. Zaakceptować

Jełczenie (psucie) tłuszczów. Analityczna charakterystyka tłuszczów
Jełczenie tłuszczów objawiające się pojawieniem się specyficznego zapachu i nieprzyjemnego smaku, spowodowane jest powstawaniem niskocząsteczkowych związków karbonylowych i jest spowodowane szeregiem procesów chemicznych.

Mydła i detergenty
Ogólna formuła mydła w kostce: Jedną z opcji składu chemicznego mydła w kostce jest C17H35COONa (mydło w płynie - C17H35COOK). Detergenty (detergere - do czyszczenia) to substancje o wysokim działaniu

Ze względu na charakter podstawników węglowodorowych aminy dzielą się na

Ogólne cechy strukturalne amin

Podobnie jak w cząsteczce amoniaku, w cząsteczce dowolnej aminy atom azotu posiada samotną parę elektronów skierowaną w stronę jednego z wierzchołków zniekształconego czworościanu:

Z tego powodu aminy, podobnie jak amoniak, mają znacząco wyrażone podstawowe właściwości.

Zatem aminy, podobnie jak amoniak, reagują odwracalnie z wodą, tworząc słabe zasady:

Wiązanie pomiędzy kationem wodoru i atomem azotu w cząsteczce aminy realizowane jest za pomocą mechanizmu donor-akceptor, dzięki wolnej parze elektronów atomu azotu. Nasycone aminy są silniejszymi zasadami w porównaniu do amoniaku, ponieważ w takich aminach podstawniki węglowodorowe mają dodatni efekt indukcyjny (+I). Pod tym względem wzrasta gęstość elektronów na atomie azotu, co ułatwia jego oddziaływanie z kationem H +.

Aminy aromatyczne, jeśli grupa aminowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym, wykazują słabsze właściwości zasadowe w porównaniu do amoniaku. Dzieje się tak dlatego, że samotna para elektronów atomu azotu zostaje przesunięta w stronę aromatycznego układu π pierścienia benzenowego, w wyniku czego zmniejsza się gęstość elektronów na atomie azotu. To z kolei prowadzi do pogorszenia podstawowych właściwości, w szczególności zdolności do interakcji z wodą. Na przykład anilina reaguje tylko z mocnymi kwasami, ale praktycznie nie reaguje z wodą.

Właściwości chemiczne amin nasyconych

Jak już wspomniano, aminy reagują z wodą odwracalnie:

Wodne roztwory amin mają odczyn zasadowy w wyniku dysocjacji powstałych zasad:

Nasycone aminy reagują z wodą lepiej niż amoniak ze względu na ich silniejsze właściwości zasadowe.

Podstawowe właściwości amin nasyconych rosną w szeregu.

Drugorzędowe aminy nasycone są silniejszymi zasadami niż pierwszorzędowe aminy nasycone, które z kolei są silniejszymi zasadami niż amoniak. Jeśli chodzi o podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych, jeśli mówimy o reakcjach w roztworach wodnych, to podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych wyrażają się znacznie gorzej niż amin drugorzędowych, a nawet nieco gorzej niż amin pierwszorzędowych. Dzieje się tak za sprawą przeszkód sterycznych, które znacząco wpływają na szybkość protonowania aminy. Inaczej mówiąc, trzy podstawniki „blokują” atom azotu i zakłócają jego oddziaływanie z kationami H+.

Interakcja z kwasami

Zarówno wolne, nasycone aminy, jak i ich roztwory wodne reagują z kwasami. W tym przypadku powstają sole:

Ponieważ podstawowe właściwości amin nasyconych są wyraźniejsze niż amoniaku, aminy takie reagują nawet ze słabymi kwasami, takimi jak kwas węglowy:

Sole amin to ciała stałe, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie i słabo rozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych. Oddziaływanie soli amin z zasadami prowadzi do uwolnienia wolnych amin, podobnie jak wypieranie amoniaku, gdy zasady działają na sole amonowe:

2. Pierwszorzędowe nasycone aminy reagują z kwasem azotawym, tworząc odpowiednie alkohole, azot N2 i wodę. Na przykład:

Cechą charakterystyczną tej reakcji jest powstawanie gazowego azotu, dlatego jest ona jakościowa dla amin pierwszorzędowych i służy do odróżnienia ich od amin drugorzędowych i trzeciorzędowych. Należy zauważyć, że najczęściej tę reakcję prowadzi się przez zmieszanie aminy nie z roztworem samego kwasu azotawego, ale z roztworem soli kwasu azotawego (azotyn), a następnie dodanie do tej mieszaniny mocnego kwasu mineralnego. Kiedy azotyny oddziałują z mocnymi kwasami mineralnymi, powstaje kwas azotawy, który następnie reaguje z aminą:

Aminy drugorzędowe w podobnych warunkach dają oleiste ciecze, tzw. N-nitrozoaminy, ale reakcja ta nie zachodzi w rzeczywistych testach UŻYTKOWYCH w chemii. Aminy trzeciorzędowe nie reagują z kwasem azotawym.

Całkowite spalanie jakichkolwiek amin prowadzi do powstania dwutlenku węgla, wody i azotu:

Oddziaływanie z haloalkanami

Warto zauważyć, że dokładnie tę samą sól otrzymuje się przez działanie chlorowodoru na bardziej podstawioną aminę. W naszym przypadku, gdy chlorowodór reaguje z dimetyloaminą:

Przygotowanie amin:

1) Alkilowanie amoniaku haloalkanami:

W przypadku niedoboru amoniaku zamiast aminy otrzymuje się jego sól:

2) Redukcja metalami (do wodoru w szeregu aktywności) w środowisku kwaśnym:

następnie traktowanie roztworu zasadą w celu uwolnienia wolnej aminy:

3) Reakcja amoniaku z alkoholami podczas przepuszczania ich mieszaniny przez ogrzany tlenek glinu. W zależności od proporcji alkohol/amina powstają aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe:

Właściwości chemiczne aniliny

Anilina - trywialna nazwa aminobenzenu, mająca wzór:

Jak widać na ilustracji, w cząsteczce aniliny grupa aminowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym. Takie aminy, jak już wspomniano, mają znacznie mniej wyraźne właściwości zasadowe niż amoniak. Zatem w szczególności anilina praktycznie nie reaguje z wodą i słabymi kwasami, takimi jak kwas węglowy.

Reakcja aniliny z kwasami

Anilina reaguje z mocnymi i średnio mocnymi kwasami nieorganicznymi. W tym przypadku powstają sole fenyloamoniowe:

Reakcja aniliny z halogenami

Jak już powiedziano na samym początku tego rozdziału, w aminach aromatycznych grupa aminowa jest wciągana do pierścienia aromatycznego, co z kolei zmniejsza gęstość elektronową na atomie azotu, a w efekcie zwiększa ją w pierścieniu aromatycznym. Wzrost gęstości elektronowej w pierścieniu aromatycznym powoduje, że reakcje podstawienia elektrofilowego, w szczególności reakcje z halogenami, przebiegają znacznie łatwiej, szczególnie w pozycjach orto i para względem grupy aminowej. Zatem anilina łatwo reaguje z wodą bromową, tworząc biały osad 2,4,6-tribromoaniliny:

Reakcja ta ma charakter jakościowy dla aniliny i często pozwala na jej identyfikację spośród innych związków organicznych.

Reakcja aniliny z kwasem azotawym

Anilina reaguje z kwasem azotawym, jednak ze względu na specyfikę i złożoność tej reakcji nie pojawia się ona w prawdziwym jednolitym egzaminie państwowym z chemii.

Reakcje alkilowania aniliny

Stosując sekwencyjne alkilowanie aniliny przy atomie azotu chlorowcowanymi węglowodorami, można otrzymać aminy drugorzędowe i trzeciorzędowe:

Właściwości chemiczne aminokwasów

Aminokwasy to związki, których cząsteczki zawierają dwa rodzaje grup funkcyjnych - amino (-NH2) i karboksy- (-COOH).

Innymi słowy, aminokwasy można uznać za pochodne kwasów karboksylowych, w cząsteczkach których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupami aminowymi.

Zatem ogólny wzór aminokwasów można zapisać jako (NH 2) x R(COOH) y, gdzie x i y są najczęściej równe jeden lub dwa.

Ponieważ cząsteczki aminokwasów zawierają zarówno grupę aminową, jak i grupę karboksylową, wykazują właściwości chemiczne podobne zarówno do amin, jak i kwasów karboksylowych.

Kwasowe właściwości aminokwasów

Tworzenie soli z alkaliami i węglanami metali alkalicznych

Estryfikacja aminokwasów

Aminokwasy mogą reagować podczas estryfikacji z alkoholami:

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O

Podstawowe właściwości aminokwasów

1. Tworzenie soli podczas interakcji z kwasami

NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —

2. Interakcja z kwasem azotawym

NH 2 -CH 2 -COOH + HNO 2 → HO-CH 2 -COOH + N 2 + H 2 O

Uwaga: interakcja z kwasem azotawym przebiega w taki sam sposób, jak z aminami pierwszorzędowymi

3. Alkilowanie

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —

4. Oddziaływanie aminokwasów między sobą

Aminokwasy mogą reagować ze sobą tworząc peptydy - związki zawierające w swoich cząsteczkach wiązanie peptydowe –C(O)-NH-

Jednocześnie należy zaznaczyć, że w przypadku reakcji pomiędzy dwoma różnymi aminokwasami, bez zachowania określonych warunków syntezy, następuje jednoczesne powstawanie różnych dipeptydów. Tak więc, na przykład, zamiast powyższej reakcji glicyny z alaniną, prowadzącej do glicylananiny, może nastąpić reakcja prowadząca do alanyloglicyny:

Ponadto cząsteczka glicyny niekoniecznie reaguje z cząsteczką alaniny. Reakcje pptyzacji zachodzą również pomiędzy cząsteczkami glicyny:

I alanina:

Ponadto, ponieważ cząsteczki powstałych peptydów, podobnie jak oryginalne cząsteczki aminokwasów, zawierają grupy aminowe i grupy karboksylowe, same peptydy mogą reagować z aminokwasami i innymi peptydami w wyniku tworzenia nowych wiązań peptydowych.

Poszczególne aminokwasy wykorzystywane są do produkcji syntetycznych polipeptydów, czyli tzw. włókien poliamidowych. Zatem w szczególności, stosując polikondensację kwasu 6-aminoheksanowego (ε-aminokapronowego), nylon syntetyzuje się w przemyśle:

Powstałą żywicę nylonową wykorzystuje się do produkcji włókien tekstylnych i tworzyw sztucznych.

Tworzenie soli wewnętrznych aminokwasów w roztworze wodnym

W roztworach wodnych aminokwasy występują głównie w postaci soli wewnętrznych – jonów dwubiegunowych (jonów obojnaczych).

Obecnie odkryto ogromną różnorodność metod produkcji amin. Najważniejsze z nich zostaną omówione w osobnych rozdziałach:

• Bezpośrednie alkilowanie amoniaku i amin;
• Pośrednie alkilowanie;
• Metody naprawcze;
• Wytwarzanie amin pierwszorzędowych z kwasów karboksylowych. Przegrupowanie Hoffmanna, Curtiusa i Schmidta.

Podane metody wytwarzania amin różnią się zakresem zastosowania, dostępnością i liczbą produktów ubocznych. W tym rozdziale zostaną pokrótce omówione ogólne zasady otrzymywania amin i inne specyficzne sposoby ich otrzymywania.

Ogólne metody wytwarzania amin

Występują podczas reakcji rozszczepiania: amidów (przegrupowanie Hoffmanna), kwasów hydroksamowych i ich pochodnych (przegrupowanie Lossena), azydków (przegrupowanie Curtiusa, Schmidta), oksymów, ketonów (przegrupowanie Beckmanna). Siłą napędową tych przegrupowań jest utworzenie atomu azotu z niedoborem elektronów.

Przegrupowanie Lossena

Reakcja ta ma zasadniczo ten sam produkt pośredni, co w przypadku przegrupowań Hoffmanna i Curtiusa. Do przeprowadzenia tego przegrupowania stosuje się kwasy hydroksamowe i ich pochodne, które pod wpływem środków odwadniających ($P_2O_5$, $SOCl_2$, kwas polifosforowy itp.) tworzą kolejno acylonitren, następnie izocyjanian, a następnie aminę.