Amini su visoko rastvorljivi u vodi. Amini. Klasifikacija, izomerija, nomenklatura, dobijanje. Fizička i hemijska svojstva (bazičnost, alkilacija, acilacija, djelovanje dušične kiseline). Koncept diamina
Amini su organski derivati amonijaka koji sadrže amino grupu NH 2 i organski radikal. Općenito, formula amina je formula amonijaka u kojoj su atomi vodika zamijenjeni radikalom ugljikovodika.
Klasifikacija
- Prema tome koliko je atoma vodika u amonijaku zamijenjen radikalom, razlikuju se primarni amini (jedan atom), sekundarni, tercijarni. Radikali mogu biti iste ili različite vrste.
- Amin može sadržavati više od jedne amino grupe, ali nekoliko. Prema ovoj osobini dijele se na mono, di-, tri-, ... poliamine.
- Prema vrsti radikala povezanih sa atomom azota, razlikuju se alifatske (ne sadrže cikličke lance), aromatske (sadrže ciklus, najpoznatiji je anilin sa benzenskim prstenom), mešovite (masno-aromatične, sadrže ciklične i ne- ciklički radikali).
Svojstva
U zavisnosti od dužine lanca atoma u organskom radikalu, amini mogu biti gasoviti (tri-, di-, metilamin, etilamin), tečne ili čvrste supstance. Što je lanac duži, to je supstanca tvrđa. Najjednostavniji amini su topljivi u vodi, ali kako prelazite na složenije spojeve, topljivost u vodi se smanjuje.
Gasni i tečni amini su supstance sa izraženim mirisom amonijaka. Čvrste materije su praktično bez mirisa.
Amini se pojavljuju hemijske reakcije jaka bazična svojstva; kao rezultat interakcije s neorganskim kiselinama, dobivaju se alkilamonijeve soli. Reakcija sa dušičnom kiselinom je kvalitativna za ovu klasu jedinjenja. U slučaju primarnog amina dobijaju se alkohol i gasoviti azot, a sekundarni nerastvorljivi žuti talog sa izraženim mirisom nitrozodimetilamina; sa tercijarnom reakcijom ne ide.
Reaguju sa kiseonikom (sagorevaju na vazduhu), halogenima, karboksilnim kiselinama i njihovim derivatima, aldehidima, ketonima.
Gotovo svi amini, uz rijetke izuzetke, su toksični. Da, najviše poznati predstavnik klase, anilin, lako prodire kroz pokrivanje kože, oksidira hemoglobin, depresira centralni nervni sistem, remeti metabolizam, što može dovesti i do smrti. Toksičan za ljude i parove.
Znakovi trovanja:
- kratak dah
- cijanoza nosa, usana, vrhova prstiju,
- ubrzano disanje i ubrzan rad srca, gubitak svijesti.
Prva pomoć:
- isprati hemijski reagens vatom i alkoholom,
- omogućiti pristup čist vazduh,
- pozovite hitnu pomoć.
Aplikacija
— Kao učvršćivač za epoksidne smole.
— Kao katalizator u hemijskoj industriji i metalurgiji.
- Sirovine za proizvodnju poliamidnih umjetnih vlakana, kao što je najlon.
— Za proizvodnju poliuretana, poliuretanske pjene, poliuretanskih ljepila.
- Početni proizvod za proizvodnju anilina - osnova za anilinske boje.
- Za proizvodnju lijekovi.
— Za proizvodnju fenol-formaldehidnih smola.
— Za sintezu repelenata, fungicida, insekticida, pesticida, mineralnih đubriva, akceleratora vulkanizacije gume, reagenasa protiv korozije, puferskih rastvora.
— Kao dodatak motornim uljima i gorivima, suvo gorivo.
— Za dobijanje materijala osetljivih na svetlost.
- Urotropin se koristi kao dodatak hrani, ali i kao sastojak kozmetika.
U našoj online trgovini možete kupiti reagense koji pripadaju klasi amina.
metilamin
Primarni alifatski amin. Tražena je kao sirovina za proizvodnju lijekova, boja, pesticida.
dietilamin
sekundarni amin. Koristi se kao početni proizvod u proizvodnji pesticida, lijekova (npr. novokain), boja, repelenata, aditiva za gorivo i motorna ulja. Koristi se za izradu reagensa za zaštitu od korozije, za obogaćivanje ruda, za očvršćavanje epoksidnih smola i za ubrzavanje procesa vulkanizacije.
Trietilamin
Tercijarni amin. Koristi se u hemijskoj industriji kao katalizator u proizvodnji gume, 
epoksidne smole, poliuretanske pjene. U metalurgiji je katalizator stvrdnjavanja u procesima bez pečenja. Sirovina u organskoj sintezi lijekova, mineralnih đubriva, sredstava za suzbijanje korova, boja.
1-butilamin
Terc-butilamin, spoj u kojem je terc-butil organska grupa vezana za dušik. Supstanca se koristi u sintezi pojačivača vulkanizacije gume, lijekova, boja, tanina, preparata za suzbijanje korova i insekata.
urotropin (heksamin)
policiklički amin. Supstanca tražena u privredi. Koristi se kao aditiv za hranu, lijek i komponenta lijeka, sastojak u kozmetici, pufer otopine za analitičku hemiju; kao suho gorivo, učvršćivač polimerne smole, u sintezi fenol-formaldehidnih smola, fungicida, eksploziva, sredstvo za zaštitu od korozije.
Amini su jedina klasa organska jedinjenja sa značajnom osnovnošću. Međutim, amini su slabe baze. Sada će biti korisno vratiti se na tabelu. 12-1 da se prisjetimo tri definicije kiselina i baza. Prema tri definicije bazičnosti, mogu se razlikovati tri aspekta hemijskog ponašanja amina.
1. Amini reagiraju sa kiselinama, djelujući kao akceptori protona:
Stoga su amini Bronstedove baze. 2. Amini su donori elektronskih parova (Lewisove baze):
3. Vodeni rastvori amina imaju, dakle, amini, u interakciji sa vodom, mogu da generišu hidroksidne anjone
Stoga su amini Arrhenius baze. Iako su svi amini slabe baze, njihova bazičnost ovisi o prirodi i broju ugljikovodičnih radikala vezanih za atom dušika. Alkilamini su mnogo bazičniji od aromatičnih amina. Među alkilaminima, sekundarni su najosnovniji, primarni su nešto manje bazični, a slijede tercijarni amini i amonijak. Općenito, osnovno se smanjuje u nizu:
Mjera bazičnosti supstance je konstanta bazičnosti, koja je konstanta ravnoteže za interakciju amina sa vodom (vidi gore za definiciju Arrheniusove bazičnosti). Budući da je voda prisutna u velikom višku, njena koncentracija se ne pojavljuje u izrazu za konstantu bazičnosti:
Što je jača baza, to više protoni će se odvojiti od molekula vode i veća je koncentracija hidroksidnih jona u otopini. Dakle, jače baze karakterišu
velike vrijednosti K Vrijednosti za neke amine su date u nastavku:
Ove vrijednosti ilustriraju odnos između bazičnosti amina i njihove strukture, o čemu je gore bilo riječi. Najjača baza je sekundarni dimetilamin, a najslabija aromatični amin anilin.
Aromatični amini su vrlo slabe baze, budući da usamljeni elektronski par atoma dušika (koji određuje osnovna svojstva amina) stupa u interakciju s -elektronskim oblakom aromatičnog jezgra i, kao rezultat toga, manje je dostupan protonu (ili drugom kiselina). Veća bazičnost sekundarnih amina u odnosu na primarne objašnjava se činjenicom da alkilne grupe, zbog svog pozitivnog induktivnog dejstva, doniraju elektrone preko α-veza atomu azota, što olakšava socijalizaciju usamljenog elektronskog para. Dvije alkil grupe doniraju više elektrona atomu dušika nego jedna, tako da su sekundarni amini jače baze. Na osnovu ovoga, moglo bi se očekivati da su tercijarni amini čak i jače baze od sekundarnih. Međutim, ova pretpostavka je opravdana samo za gasnu fazu, a bazičnost tercijarnih amina u vodenom rastvoru nije tako visoka. Ovo je vjerovatno zbog efekta solvatacije.
Amini su slabe organske baze. Njihova bazičnost je određena brojem i prirodom organskih supstituenata vezanih za atom dušika. Prisustvo aromatičnog prstena naglo smanjuje bazičnost (vrijednost amina).Sekundarni amini su jače baze od primarnih i tercijarnih.
Klasifikacija amina je raznolika i određena je obilježjima strukture koja se uzima kao osnova.
Ovisno o broju organskih grupa povezanih s atomom dušika, postoje:
primarni amini - jedna organska grupa na dušiku RNH 2
sekundarni amini - dvije organske grupe na dušiku R 2 NH, organske grupe mogu biti različite R "R" NH
tercijarni amini - tri organske grupe na dušiku R 3 N ili R "R" R "" N
Prema vrsti organske grupe povezane sa dušikom, razlikuju se alifatske CH 3 - N6H 5 - N
Prema broju amino grupa u molekulu, amini se dijele na monoamine CH 3 - NH 2, diamine H 2 N (CH 2) 2 NH 2, triamine itd.
Nomenklatura amina.
nazivu organskih grupa povezanih s dušikom dodaje se riječ "amin", dok se grupe spominju u abecedni red, na primjer, CH 3 NHC 3 H 7 - metilpropilamin, CH 3 N (C 6 H 5) 2 - metildifenilamin. Pravila također dozvoljavaju da se naziv sastavi na osnovu ugljikovodika u kojem se amino grupa smatra supstituentom. U ovom slučaju, njegova pozicija je naznačena pomoću numeričkog indeksa: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H (NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 - 3-aminopentan (plavi gornji numerički indeksi označavaju redoslijed numeriranja od C atoma). Za neke amine sačuvani su trivijalni (pojednostavljeni) nazivi: C 6 H 5 NH 2 - anilin (naziv prema pravilima nomenklature je fenilamin).
U nekim slučajevima se koriste ustaljeni nazivi, koji su iskrivljeni tačni nazivi: H 2 NCH 2 CH 2 OH - monoetanolamin (tačno - 2-aminoetanol); (OHSN 2 CH 2) 2 NH - dietanolamin, ispravno ime– bis(2-hidroksietil)amin. Trivijalni, iskrivljeni i sistematski (sastavljeni prema pravilima nomenklature) nazivi često koegzistiraju u hemiji.
Fizička svojstva amina.
Prvi predstavnici serije amina - metilamin CH 3 NH 2, dimetilamin (CH 3) 2 NH, trimetilamin (CH 3) 3 N i etilamin C 2 H 5 NH 2 - su gasoviti na sobnoj temperaturi, zatim sa povećanjem broj atoma u R amini postaju tečnosti, a sa povećanjem dužine lanca R na 10 C atoma - kristalne supstance. Rastvorljivost amina u vodi opada kako se dužina lanca R povećava i kako se povećava broj organskih grupa povezanih s dušikom (prijelaz na sekundarne i tercijarne amine). Miris amina podsjeća na miris amonijaka, viši (sa velikim R) amini su praktički bez mirisa.
Hemijska svojstva amina.
Posebna sposobnost amina je da vežu neutralne molekule (na primjer, halogenidi vodonika HHal, sa stvaranjem organoamonijum soli, slično kao amonijum soli u neorganskoj hemiji. Da bi formirao novu vezu, azot obezbeđuje nepodeljeni elektronski par, koji deluje kao donor Proton H+ koji učestvuje u formiranju veze (od halogenovodonika) igra ulogu akceptora (prijemača), takva veza se naziva donor-akceptorska veza (slika 1). Rezultirajuća N–H kovalentna veza potpuno je ekvivalentan N–H vezama prisutnim u aminu.
Tercijarni amini također dodaju HCl, ali kada se nastala sol zagrije u kiseloj otopini, ona se raspada, dok se R odvaja od N atoma:
(C 2 H 5) 3 N+ HCl ® [(C 2 H 5) 3 N H]Cl
[(C 2 H 5) 3 N H]Cl ® (C 2 H 5) 2 N H + C 2 H 5 Cl
Kada se uporede ove dvije reakcije, može se vidjeti da C 2 H 5 grupa i H, takoreći, mijenjaju mjesta, kao rezultat toga, iz tercijalnog amina nastaje sekundar.
Otapajući u vodi, amini hvataju proton na isti način, kao rezultat toga, OH ioni se pojavljuju u otopini, što odgovara formiranju alkalne sredine, što se može otkriti pomoću konvencionalnih indikatora.
C 2 H 5 N H 2 + H 2 O ® + + OH -
Formiranjem donor-akceptorske veze, amini mogu dodati ne samo HCl, već i haloalkile RCl, te se formira nova N–R veza, koja je također ekvivalentna postojećim. Ako kao početni uzmemo tercijarni amin, onda ćemo dobiti tetraalkilamonijevu sol (četiri R grupe na jednom atomu N):
(C 2 H 5) 3 N+ C 2 H 5 I ® [(C 2 H 5) 4 N]I
Ove soli, otapanje u vodi i neke organski rastvarači, disociraju (razbijaju se), stvarajući ione:
[(C 2 H 5) 4 N]I ® [(C 2 H 5) 4 N] + + I –
Takve otopine, kao i sve otopine koje sadrže ione, provode struja. U tetraalkilamonijevim solima, halogen se može zamijeniti HO grupom:
[(CH 3) 4 N]Cl + AgOH ® [(CH 3) 4 N]OH + AgCl
Rezultirajući tetrametilamonijum hidroksid je jaka baza, po svojstvima slična alkalijama.
Primarni i sekundarni amini stupaju u interakciju s dušičnom kiselinom HON=O, ali reagiraju na razne načine. Od primarni amini Primarni alkoholi nastaju:
C 2 H 5 N H 2 + H N O 2 ® C 2 H 5 OH + N 2+H2O
Za razliku od primarnih amina, sekundarni amini formiraju žute, teško rastvorljive nitrozamine sa azotnom kiselinom, jedinjenja koja sadrže >N–N = O deo:
(C 2 H 5) 2 N H+H N O 2 ® (C 2 H 5) 2 N N\u003d O + H 2 O
Tercijarni amini ne reagiraju s dušičnom kiselinom na uobičajenim temperaturama, pa je dušična kiselina reagens koji omogućava razlikovanje primarnih, sekundarnih i tercijarnih amina.
Kada se amini kondenzuju sa karboksilnim kiselinama, nastaju kiseli amidi - jedinjenja sa -C(O)N fragmentom
Kondenzacija amina sa aldehidima i ketonima dovodi do stvaranja takozvanih Šifovih baza, jedinjenja koja sadrže -N=C2 deo.
Interakcija primarnih amina sa fozgenom Cl 2 C=O daje jedinjenja sa -N=C=O grupom, nazvana izocijanati (slika 2D, dobijanje jedinjenja sa dve izocijanatne grupe).
Od aromatičnih amina najpoznatiji je anilin (fenilamin) C 6 H 5 NH 2. Po svojstvima je sličan alifatskim aminima, ali je njegova bazičnost manje izražena - ne stvara alkalni medij u vodenim otopinama. Kao alifatski amini, može formirati amonijumove soli sa jakim mineralnim kiselinama [C 6 H 5 NH 3 ] + Cl - . Kada anilin reaguje sa azotnom kiselinom (u prisustvu HCl), formira se diazo jedinjenje koje sadrži R–N=N deo, a dobija se u obliku jonske soli koja se zove diazonijumova so (slika 3A). Dakle, interakcija sa dušičnom kiselinom nije ista kao u slučaju alifatskih amina. Benzenski prsten u anilinu ima reaktivnost karakterističnu za aromatična jedinjenja ( cm. AROMATIČNOST), nakon halogeniranja, atomi vodonika u ortho- i par-položaji prema amino grupi su supstituirani, što rezultira hloranilinima sa različitim stupnjevima supstitucije (slika 3B). Djelovanje sumporne kiseline dovodi do sulfoniranja u par-položaju prema amino grupi, formira se tzv. sulfanilna kiselina (slika 3B).
Dobivanje amina.
Kada amonijak reaguje sa haloalkilima, kao što je RCl, nastaje mešavina primarnih, sekundarnih i tercijarnih amina. Rezultirajući nusproizvod HCl dodaje se aminima kako bi se formirala amonijumova so, ali se sa viškom amonijaka ta so razgrađuje, što omogućava da se proces sprovede do formiranja kvaternarnih amonijum soli (slika 4A). Za razliku od alifatskih haloalkila, aril halogenidi, na primjer, C 6 H 5 Cl, vrlo teško reagiraju s amonijakom; sinteza je moguća samo s katalizatorima koji sadrže bakar. U industriji, alifatski amini se dobijaju katalitičkom interakcijom alkohola sa NH3 na 300–500°C i pritisku od 1–20 MPa, što rezultira mešavinom primarnih, sekundarnih i tercijalnih amina (slika 4B).
Reakcija aldehida i ketona sa amonijum soli mravlje kiseline HCOONH4 dovodi do primarnih amina (slika 4C), dok reakcija aldehida i ketona sa primarnim aminima (u prisustvu mravlje kiseline HCOOH) dovodi do sekundarnih amina (sl. 4D).
Nitro spojevi (koji sadrže -NO 2 grupu) nakon redukcije formiraju primarne amine. Ova metoda, koju je predložio N.N. Zinin, malo se koristi za alifatska jedinjenja, ali je važna za dobijanje aromatičnih amina i čini osnovu industrijska proizvodnja anilin (slika 4e).
kako odvojene veze amini se malo koriste, na primjer, polietilenpoliamin [-C 2 H 4 NH-] se koristi u svakodnevnom životu n(trgovački naziv PEPA) kao učvršćivač za epoksidne smole. Glavna upotreba amina je kao međuproizvoda u proizvodnji raznih organskih supstanci. Vodeća uloga pripada anilinu, na čijoj osnovi širok raspon anilinske boje, a "specijalizacija" boje se polaže već u fazi dobijanja samog anilina. Ultračisti anilin bez homologa u industriji se naziva "anilin za plavo" (što znači boja buduće boje). "Anilin za crveno" mora sadržavati, osim anilina, i mješavinu ortho- i par-toluidin (CH 3 C 6 H 4 NH 2).
Alifatski diamini su početna jedinjenja za proizvodnju poliamida, na primer, najlona (slika 2), koji se široko koristi za proizvodnju vlakana, polimernih filmova, kao i komponenti i delova u mašinstvu (poliamidni zupčanici).
Poliuretani se dobijaju iz alifatskih diizocijanata (sl. 2), koji imaju složene tehnički važna svojstva: visoka čvrstoća u kombinaciji sa elastičnošću i vrlo visokom otpornošću na habanje (poliuretan potplati cipela), kao i dobro prianjanje na širok spektar materijala (poliuretanska ljepila). Široko se koriste u pjenastom obliku (poliuretanske pjene).
Na bazi sulfanilne kiseline (slika 3) sintetiziraju protuupalno lijekovi sulfonamidi.
Dijazonijumove soli (slika 2) se koriste u fotoosetljivim materijalima za izradu nacrta, što omogućava dobijanje slike zaobilazeći uobičajenu fotografiju srebrnog halida ( cm. SVJETLO KOPIRANJE).
Mikhail Levitsky
amini - to su derivati amonijaka (NH 3), u čijoj molekuli su jedan, dva ili tri atoma vodika zamijenjena ugljovodoničnim radikalima.
Prema broju ugljikovodičnih radikala koji zamjenjuju atome vodika u molekuli NH 3, svi amini se mogu podijeliti u tri tipa:
Grupa - NH 2 se naziva amino grupa. Postoje i amini koji sadrže dvije, tri ili više amino grupa.
Nomenklatura
Nazivu organskih ostataka povezanih sa dušikom dodaje se riječ "amin", dok su grupe navedene abecednim redom: CH3NC3H - metilpropilamin, CH3N(C6H5)2 - metildifenilamin. Za više amine, naziv se sastavlja, uzimajući ugljovodonik kao osnovu, dodajući prefiks "amino", "diamino", "triamino", što ukazuje na numerički indeks atoma ugljika. Za neke amine koriste se trivijalni nazivi: C6H5NH2 - anilin (sistematski naziv - fenilamin).
Za amine je moguć izomerizam lanca, izomerizam položaja funkcionalne grupe, izomerizam između vrsta amina
Fizička svojstva
Primarni amini donje granice - gasovite supstance, imaju miris amonijaka, dobro se otapaju u vodi. Amini sa većom relativnom molekulskom težinom - tečnosti ili čvrste materije, njihova rastvorljivost u vodi raste molekularna težina smanjuje se.
Hemijska svojstva
Amini su hemijski slični amonijaku.
1. Interakcija sa vodom – stvaranje supstituisanih amonijum hidroksida. Rastvor amonijaka u vodi ima slaba alkalna (bazna) svojstva. Razlog za osnovna svojstva amonijaka je prisustvo usamljenog elektronskog para na atomu dušika, koji je uključen u formiranje donor-akceptorske veze sa jonom vodika. Iz istog razloga, amini su također slabe baze. Amini su organske baze.
2. Interakcija sa kiselinama – stvaranje soli (reakcije neutralizacije). Kao baza, amonijak formira amonijeve soli sa kiselinama. Slično, kada amini reaguju sa kiselinama, nastaju supstituisane amonijumove soli. Alkalije, kao jače baze, istiskuju amonijak i amine iz svojih soli.
3. Sagorijevanje amina. Amini su zapaljive supstance. Proizvodi sagorijevanja amina, kao i drugih organskih spojeva koji sadrže dušik, su ugljični dioksid, voda i slobodni dušik.
Alkilacija je uvođenje alkil supstituenta u molekulu organskog jedinjenja. Tipični agensi za alkilaciju su alkil halogenidi, alkeni, epoksi jedinjenja, alkoholi, rjeđe aldehidi, ketoni, etri, sulfidi, diazoalkani. Katalizatori alkilacije su mineralne kiseline, Lewisove kiseline i zeoliti.
Acilacija. Kada se zagrijavaju s karboksilnim kiselinama, njihovim anhidridima, kiselinskim hloridima ili esterima, primarni i sekundarni amini se aciliraju da nastaju N-supstituirani amidi, spojevi sa -C(O)N ostatkom<:
Reakcija sa anhidridima se odvija pod blagim uslovima. Kiseli hloridi reaguju još lakše, reakcija se izvodi u prisustvu baze da se veže nastali HCl.
Primarni i sekundarni amini stupaju u interakciju s dušičnom kiselinom na različite načine. Uz pomoć dušične kiseline razlikuju se jedni od drugih primarni, sekundarni i tercijarni amini. Primarni alkoholi nastaju iz primarnih amina:
C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 + H2O
Ovo oslobađa gas (azot). Ovo je znak da u tikvici ima primarnog amina.
Sekundarni amini formiraju žute, teško rastvorljive nitrozamine sa azotnom kiselinom - jedinjenja koja sadrže >N-N=O fragment:
(C2H5)2NH + HNO2 → (C2H5)2N-N=O + H2O
Sekundarne amine je teško propustiti, karakterističan miris nitrozodimetilamina širi se laboratorijom.
Tercijarni amini se jednostavno otapaju u dušičnoj kiselini na uobičajenim temperaturama. Prilikom zagrijavanja moguća je reakcija s eliminacijom alkil radikala.
Kako doći
1. Interakcija alkohola sa amonijakom pri zagrijavanju u prisustvu Al 2 0 3 kao katalizatora.
2. Interakcija alkil halogenida (haloalkana) sa amonijakom. Rezultirajući primarni amin može reagirati s viškom alkil halida i amonijaka da nastane sekundarni amin. Tercijarni amini se mogu pripremiti na sličan način
Amino kiseline. Klasifikacija, izomerija, nomenklatura, dobijanje. Fizička i hemijska svojstva. Amfoterna svojstva, bipolarna struktura, izoelektrična tačka. Polipeptidi. Pojedinačni predstavnici: glicin, alanin, cistein, cistin, a-aminokaproična kiselina, lizin, glutaminska kiselina.
Amino kiseline- to su derivati ugljovodonika koji sadrže amino grupe (-NH 2) i karboksilne grupe -COOH.
Opšta formula: (NH 2) f R(COOH) n gdje je m i n najčešće jednako 1 ili 2. Dakle, aminokiseline su spojevi s mješovitim funkcijama.
Klasifikacija
izomerizam
Izomerizam aminokiselina, kao i hidroksi kiselina, zavisi od izomerizma ugljikovog lanca i od položaja amino grupe u odnosu na karboksil. (a-, β - i γ - aminokiseline itd.). Osim toga, sve prirodne aminokiseline, osim aminooctene, sadrže asimetrične atome ugljika, pa imaju optičke izomere (antipode). Postoje D- i L-serija aminokiselina. Treba napomenuti da sve aminokiseline koje čine proteine pripadaju L-seriji.
Nomenklatura
Aminokiseline obično imaju trivijalna imena (na primjer, aminooctena kiselina se naziva drugačije glikokol ili iicin, i aminopropionsku kiselinu alanin itd.). Naziv aminokiseline prema sistematskoj nomenklaturi sastoji se od naziva odgovarajuće karboksilne kiseline, čiji je derivat, sa dodatkom riječi amino- kao prefiksa. Položaj amino grupe u lancu označen je brojevima.
Kako doći
1. Interakcija α-halokarboksilnih kiselina sa viškom amonijaka. U toku ovih reakcija, atom halogena u halokarboksilnim kiselinama (za njihovu pripremu, videti § 10.4) je zamenjen amino grupom. Hlorovodonik koji se oslobađa u isto vrijeme vezan je viškom amonijaka u amonijum hlorid.
2. Hidroliza proteina. Prilikom hidrolize proteina obično nastaju složene mješavine aminokiselina, međutim, uz pomoć posebne metode pojedinačne čiste aminokiseline mogu se izolovati iz ovih mješavina.
Fizička svojstva
Aminokiseline su bezbojne kristalne supstance, lako rastvorljive u vodi, tačke topljenja 230-300°C. Mnoge α-amino kiseline imaju sladak ukus.
Hemijska svojstva
1. Interakcija sa bazama i kiselinama:
a) kao kiselina (uključena je karboksilna grupa).
b) kao baza (uključena je amino grupa).
2. Interakcija unutar molekula - stvaranje unutrašnjih soli:
a) monoaminomonokarboksilne kiseline (neutralne kiseline). Vodeni rastvori monoaminomonokarboksilnih kiselina su neutralni (pH = 7);
b) monoaminodikarboksilne kiseline (kisele aminokiseline). Vodene otopine monoaminodikarboksilnih kiselina imaju pH< 7 (кислая среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + ;
c) diaminomonokarboksilne kiseline (bazne aminokiseline). Vodeni rastvori diaminomonokarboksilnih kiselina imaju pH > 7 ( alkalno okruženje), budući da se kao rezultat stvaranja unutarnjih soli ovih kiselina u otopini pojavljuje višak hidroksidnih iona OH -.
3. Interakcija aminokiselina jedna s drugom – stvaranje peptida.
4. U interakciji sa alkoholima nastaju estri.
Izoelektrična točka aminokiselina koje ne sadrže dodatne NH2 ili COOH grupe je aritmetička sredina između dvije pK vrijednosti: 
odnosno za alanin 
.
Izoelektrična tačka niza drugih aminokiselina koje sadrže dodatne kisele ili bazične grupe (asparaginska i glutaminska kiselina, lizin, arginin, tirozin, itd.) također ovisi o kiselosti ili bazičnosti radikala ovih aminokiselina. Za lizin, na primjer, pI treba izračunati iz polovine zbira pK" vrijednosti za α- i ε-NH2 grupe. Dakle, u pH rasponu od 4,0 do 9,0, gotovo sve aminokiseline postoje pretežno u obliku cwitterioni sa protoniranom amino grupom i disociranom karboksilnom grupom.
Polipeptidi sadrže više od deset aminokiselinskih ostataka.
Glicin (aminooctena kiselina, aminoetanska kiselina) je najjednostavnija alifatična aminokiselina, jedina aminokiselina koja nema optičke izomere. Empirijska formula C2H5NO2
Alanin (aminopropanoična kiselina) je alifatična aminokiselina. α-alanin je dio mnogih proteina, β-alanin je dio brojnih biološki aktivnih spojeva. Hemijska formula NH2 -CH -CH3 -COOH. Alanin se lako pretvara u glukozu u jetri i obrnuto. Ovaj proces se naziva glukozno-alaninski ciklus i jedan je od glavnih puteva glukoneogeneze u jetri.
Cistein (α-amino-β-tiopropionska kiselina; 2-amino-3-sulfanilpropanska kiselina) je alifatska aminokiselina koja sadrži sumpor. Optički aktivan, postoji u obliku L- i D-izomera. L-cistein je komponenta proteina i peptida i igra važnu ulogu u formiranju tkiva kože. Važan je za procese detoksikacije. Empirijska formula je C3H7NO2S.
Cistin (kem.) (3,3"-ditio-bis-2-aminopropionska kiselina, dicistein) je alifatska aminokiselina koja sadrži sumpor, bezbojni kristali, rastvorljivi u vodi.
Cistin je nekodirajuća aminokiselina koja je proizvod oksidativne dimerizacije cisteina, tokom koje dvije tiolne grupe cisteina formiraju disulfidnu vezu cistina. Cistin sadrži dvije amino grupe i dvije karboksilne grupe i dvobazna je diamino kiselina. Empirijska formula C6H12N2O4S2
U tijelu se nalaze uglavnom u sastavu proteina.
Aminokaproična kiselina (6-aminoheksanska kiselina ili ε-aminokaproična kiselina) je hemostatski lijek koji inhibira konverziju profibrinolizina u fibrinolizin. bruto-
formula C6H13NO2.
Lizin (2,6-diaminoheksanska kiselina) je alifatična aminokiselina sa izraženim baznim svojstvima; esencijalne aminokiseline. Hemijska formula: C6H14N2O2
Lizin je dio proteina. Lizin je esencijalna aminokiselina koja je dio gotovo svakog proteina, neophodna je za rast, popravku tkiva, proizvodnju antitijela, hormona, enzima, albumina.
Glutaminska kiselina (2-aminopentandioična kiselina) je alifatična aminokiselina. U živim organizmima glutaminska kiselina u obliku glutamatnog anjona prisutna je u proteinima, nizu niskomolekularnih supstanci iu slobodnom obliku. Glutaminska kiselina igra važnu ulogu u metabolizmu dušika. Hemijska formula C5H9N1O4
Glutaminska kiselina je također neurotransmiterska aminokiselina, jedna od važnih članova klase ekscitatornih aminokiselina. Vezivanje glutamata za specifične receptore neurona dovodi do ekscitacije potonjih.
Jednostavni i složeni proteini. peptidnu vezu. Koncept primarne, sekundarne, tercijarne i kvartarne strukture proteinske molekule. Vrste veza koje određuju prostornu strukturu proteinske molekule (vodikove, disulfidne, jonske, hidrofobne interakcije). Fizička i hemijska svojstva proteina (taloženje, denaturacija, reakcije boje). izoelektrična tačka. Vrijednost proteina.
vjeverice - to su prirodna visokomolekularna jedinjenja (biopolimeri), čija su strukturna osnova polipeptidni lanci izgrađeni od ostataka α-amino kiselina.
Jednostavni proteini (proteini) su visokomolekularne organske supstance koje se sastoje od alfa-amino kiselina povezanih u lanac peptidnom vezom.
Složeni proteini (proteidi) su dvokomponentni proteini koji pored peptidnih lanaca (jednostavnog proteina) sadrže komponentu ne-aminokiselinske prirode - prostetičku grupu.
peptidna veza - vrsta amidne veze koja nastaje tokom formiranja proteina i peptida kao rezultat interakcije α-amino grupe (-NH2) jedne amino kiseline sa α-karboksilnom grupom (-COOH) druge amino kiseline.
Primarna struktura je sekvenca aminokiselina u polipeptidnom lancu. Važne karakteristike primarne strukture su konzervativni motivi - kombinacije aminokiselina koje igraju ključnu ulogu u funkcijama proteina. Konzervativni motivi se čuvaju u toku evolucije vrste, često omogućavaju predviđanje funkcije nepoznatog proteina.
Sekundarna struktura - lokalno sređivanje fragmenta polipeptidnog lanca, stabiliziranog vodoničnim vezom.
Tercijarna struktura - prostorna struktura polipeptidnog lanca (skup prostornih koordinata atoma koji čine protein). Strukturno se sastoji od elemenata sekundarne strukture stabilizovanih različitim vrstama interakcija, u kojima hidrofobne interakcije igraju važnu ulogu. U stabilizaciji tercijarne strukture učestvuju:
kovalentne veze (između dva cisteinska ostatka - disulfidni mostovi);
jonske veze između suprotno nabijenih bočnih grupa aminokiselinskih ostataka;
vodonične veze;
hidrofilno-hidrofobne interakcije. Kada je u interakciji sa okolnim molekulima vode, proteinski molekul „teži“ da se sklupča tako da se nepolarne bočne grupe aminokiselina izoluju iz vodenog rastvora; polarne hidrofilne bočne grupe pojavljuju se na površini molekule.
Kvartarna struktura (ili podjedinica, domen) - međusobnog dogovora nekoliko polipeptidnih lanaca kao dio jednog proteinskog kompleksa. Proteinski molekuli koji čine protein kvartarne strukture formiraju se odvojeno na ribosomima i tek nakon završetka sinteze formiraju zajedničku supramolekularnu strukturu. Protein kvaternarne strukture može sadržavati identične i različite polipeptidne lance. Isti tipovi interakcija učestvuju u stabilizaciji kvartarne strukture kao i u stabilizaciji tercijarne. Supramolekularni proteinski kompleksi mogu se sastojati od desetina molekula.
Fizička svojstva
Svojstva proteina su raznolika koliko i funkcije koje obavljaju. Neki proteini se otapaju u vodi, formirajući, u pravilu, koloidne otopine (na primjer, bjelanjak jajeta); drugi se otapaju u razrijeđenim otopinama soli; drugi su netopivi (na primjer, proteini integumentarnog tkiva).
Hemijska svojstva
U radikalima aminokiselinskih ostataka, proteini sadrže različite funkcionalne grupe koje su sposobne da uđu u mnoge reakcije. Proteini ulaze u oksidaciono-redukcione reakcije, esterifikaciju, alkilaciju, nitraciju, mogu formirati soli i sa kiselinama i sa bazama (proteini su amfoterni).
Na primjer, albumin - bjelanjak - na temperaturi od 60-70 ° precipitira se iz otopine (koagulira), gubeći sposobnost otapanja u vodi.
TEMA PREDAVANJA: amini i amino alkoholi
pitanja:
opšte karakteristike Ključne riječi: struktura, klasifikacija, nomenklatura.
Metode akvizicije
pojedinačni predstavnici. Metode identifikacije.
Opće karakteristike: struktura, klasifikacija, nomenklatura
Amini se nazivaju derivati amonijaka, čija je molekula atoma vodika zamijenjena ugljikovodičnim radikalima.
Klasifikacija
1 – U zavisnosti od broja supstituisanih atoma vodika amonijaka razlikuju se amini:
– primarni sadrže amino grupu amino grupu (–NH 2), opšta formula: R–NH 2 ,
– sekundarno sadrže imino grupu (–NH),
opšta formula: R 1 -NH - R 2
– tercijarni sadrže atom dušika, opće formule: R 3 -N
Poznata su i jedinjenja sa kvaternarnim atomom azota: kvaternarni amonijum hidroksid i njegove soli.
2– U zavisnosti od strukture radikala, razlikuju se amini:
– alifatski (ograničavajući i nezasićeni)
– aliciklični
- aromatične (sadrže amino grupu ili bočni lanac u jezgri)
- heterociklični.
Nomenklatura, izomerija amina
1. Nazivi amina prema racionalnoj nomenklaturi obično se izvode iz imena njihovih sastavnih ugljikovodičnih radikala s dodatkom završetka -amin : metilamin CH 3 -NH 2, dimetilamin CH 3 -NH-CH 3, trimetilamin (CH 3) 3 N, propilamin CH 3 CH 2 CH 2 -NH 2, fenilamin C 6 H 5 - NH 2, itd.
2. Prema IUPAC nomenklaturi, amino grupa se smatra funkcionalnom grupom i njen naziv amino staviti ispred imena glavnog lanca:
Izomerizam amina zavisi od izomerizma radikala.
Metode dobijanja amina
Amini se mogu dobiti na različite načine.
A) Djelovanje haloalkila na amonijak
2NH 3 + CH 3 I -–® CH 3 - NH 2 + NH 4 I
B) Katalitička hidrogenacija nitrobenzena molekularnim vodonikom:
C 6 H 5 NO 2 -–® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O
nitrobenzen mačji anilin
C) Dobivanje nižih amina (S 1 -S 4) alkilacijom sa alkoholima:
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
Fizička svojstva amina
Metilamin, dimetilamin i trimetilamin su gasovi, srednji članovi aminskog niza su tečnosti, viši su čvrsta tela. S povećanjem molekularne težine amina, njihova se gustoća povećava, temperatura ključanja raste, a topljivost u vodi se smanjuje. Viši amini su nerastvorljivi u vodi. Niži amini imaju smrad pomalo podsjeća na miris pokvarene ribe. Viši amini su ili bez mirisa ili imaju vrlo slab miris. Aromatični amini su bezbojne tekućine ili čvrste tvari smrad i otrovan.
Hemijska svojstva amina
Hemijsko ponašanje amina je određeno prisustvom amino grupe u molekulu. Vanjski omotač atoma dušika ima 5 elektrona. U molekuli amina, kao iu molekuli amonijaka, atom dušika troši tri elektrona na formiranje tri kovalentne veze, a dva ostaju slobodna.
Prisutnost slobodnog elektronskog para na atomu dušika omogućava mu da veže proton, stoga su amini slični amonijaku, pokazuju osnovna svojstva, formiraju hidrokside, soli.
Formiranje soli. Amini s kiselinama daju soli, koje pod djelovanjem jake baze opet daju slobodne amine:
Amini daju soli čak i sa slabom ugljičnom kiselinom:
Poput amonijaka, amini imaju osnovna svojstva zbog vezivanja protona u slabo disocirajući supstituirani amonijum kation:
 |
Kada se amin otopi u vodi, dio protona vode troši se na formiranje kationa; tako se u rastvoru pojavljuje višak hidroksidnih jona i on ima alkalna svojstva dovoljna da oboji rastvore lakmusa u plava boja i fenolftalein do maline. Bazičnost amina granični red varira u vrlo malim granicama i blizu je bazičnosti amonijaka.
Efekat metil grupa neznatno povećava bazičnost metil- i dimetilamina. U slučaju trimetilamina, metilne grupe već ometaju otapanje nastalog kationa i smanjuju njegovu stabilizaciju, a time i bazičnost.
Soli amina treba smatrati kompleksnim jedinjenjima. Centralni atom u njima je atom dušika, čiji je koordinacijski broj četiri. Atomi vodika ili alkili su vezani za atom dušika i nalaze se u unutrašnjoj sferi; kiselinski ostatak se nalazi u vanjskoj sferi.
Acilacija amina. Pod dejstvom nekih derivata organskih kiselina (kiseli halogenidi, anhidridi i dr.) na primarne i sekundarne amine nastaju amidi:
Sekundarni amini sa dušičnom kiselinom daju nitrozamini- žućkaste tečnosti, slabo rastvorljive u vodi:
Tercijarni amini su otporni na djelovanje razrijeđene dušične kiseline na hladnoći (formiraju soli dušične kiseline), u težim uvjetima se jedan od radikala odcjepljuje i nastaje nitrozoamin.
Diamines
Diamini igraju važnu ulogu u biološkim procesima. U pravilu su lako rastvorljivi u vodi, karakterističan miris, jak alkalna reakcija, u interakciji sa CO 2 zrakom. Diamini formiraju stabilne soli sa dva ekvivalenta kiseline.
Etilendiamin (1,2-etandiamin) H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 . To je najjednostavniji diamin; može se dobiti djelovanjem amonijaka na etilen bromid:
tetrametilendiamin (1,4-butandiamin), ili putrescin, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 i pentametilendiamin (1,5-pentandiamin) NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2, ili kadaverin. Otkriveni su u produktima razgradnje proteinskih supstanci; nastaju tokom dekarboksilacije diamino kiselina i nazivaju se ptomains(od grčkog - leš), ranije su se smatrali "smrtnim otrovima". Sada je otkriveno da toksičnost trulih proteina nije uzrokovana ptomainima, već prisustvom drugih supstanci.
Putrescin i kadaverin nastaju kao rezultat vitalne aktivnosti mnogih mikroorganizama (na primjer, uzročnika tetanusa i kolere) i gljivica; nalaze se u siru, ergotu, mušičaru, pivskom kvascu.
Neki diamini se koriste kao sirovine za proizvodnju poliamidnih vlakana i plastike. Dakle, iz heksametilendiamina NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2, dobijeno je vrlo vrijedno sintetičko vlakno - najlon(SAD) ili anid(Rusija).
Amino alkoholi
Amino alkoholi- spojevi s mješovitim funkcijama, čija molekula sadrži amino i hidroksi grupe.
aminoetanol(etanolamin) HO-CH 2 CH 2 -NH 2, ili kolamin.
Etanolamin je gusta uljasta tečnost, koja se može mešati sa vodom u svakom pogledu i ima jaka alkalna svojstva. Uz monoetanolamin se dobijaju i dietanolamin i trietanolamin:
Holin je dio lecitine- tvari slične mastima, vrlo česte kod životinja i biljni organizmi, i mogu se odvojiti od njih. Holin je kristalna, visoko higroskopna masa koja se lako ispuhuje na zraku. Ima jaka alkalna svojstva i lako stvara soli sa kiselinama.
Kada je kolin aciliran anhidridom sirćetne kiseline, holin acetat, takođe pozvan acetilholin:
Acetilholin igra vitalnu ulogu biohemijska uloga, jer je posrednik (posrednik) koji prenosi ekscitaciju od nervnih receptora do mišića.