Amīni labi šķīst ūdenī. Amīni. Klasifikācija, izomērija, nomenklatūra, iegūšana. Fizikālās un ķīmiskās īpašības (bāziskums, alkilēšana, acilēšana, slāpekļskābes darbība). Diamīnu jēdziens
Amīni ir organiski amonjaka atvasinājumi, kas satur aminogrupu NH2 un organisko radikāli. Kopumā amīna formula ir amonjaka formula, kurā ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža radikāli.
Klasifikācija
- Pēc tā, cik ūdeņraža atomu amonjakā ir aizstāti ar radikāli, izšķir primāros amīnus (viens atoms), sekundāros, terciāros. Radikāļi var būt vienādi vai dažādi.
- Amīns var saturēt vairāk nekā vienu aminogrupu, bet vairākas. Saskaņā ar šo raksturlielumu tos iedala mono, di-, tri-, ... poliamīnos.
- Pēc ar slāpekļa atomu saistīto radikāļu veida izšķir alifātiskus (kas nesatur cikliskās ķēdes), aromātiskos (satur ciklu, slavenākais ir anilīns ar benzola gredzenu), jauktos (tauku-aromātisks, satur cikliskus un nesaturošus). cikliskie radikāļi).
Īpašības
Atkarībā no atomu ķēdes garuma organiskajā radikālā amīni var būt gāzveida (tri-, di-, metilamīns, etilamīns), šķidras vai cietas vielas. Jo garāka ķēde, jo cietāka viela. Vienkāršākie amīni ir ūdenī šķīstoši, bet, pārejot uz sarežģītākiem savienojumiem, šķīdība ūdenī samazinās.
Gāzveida un šķidrie amīni ir vielas ar izteiktu amonjaka smaržu. Cietām vielām praktiski nav smaržas.
Tajā parādās amīni ķīmiskās reakcijas spēcīgas bāzes īpašības, mijiedarbības rezultātā ar neorganiskām skābēm tiek iegūti alkilamonija sāļi. Reakcija ar slāpekļskābi šai savienojumu klasei ir kvalitatīva. Primārā amīna gadījumā tiek iegūts spirts un gāzveida slāpeklis, ar sekundāro - nešķīstošas dzeltenas nogulsnes ar izteiktu nitrozodimetilamīna smaku; ar terciāro reakciju neiet.
Tie reaģē ar skābekli (deg gaisā), halogēniem, karbonskābēm un to atvasinājumiem, aldehīdiem, ketoniem.
Gandrīz visi amīni, ar retiem izņēmumiem, ir indīgi. Jā, visvairāk slavens pārstāvis klase, anilīns, viegli iekļūst cauri ādas pārklājums, oksidē hemoglobīnu, nomāc centrālo nervu sistēmu, izjauc vielmaiņu, kas var izraisīt pat nāvi. Toksisks cilvēkiem un pāriem.
Saindēšanās pazīmes:
- elpas trūkums
- deguna, lūpu, pirkstu galu cianoze,
- paātrināta elpošana un pastiprināta sirdsdarbība, samaņas zudums.
Pirmā palīdzība:
- ķīmisko reaģentu nomazgāt ar vati un spirtu,
- nodrošināt piekļuvi tīrs gaiss,
- izsaukt ātro palīdzību.
Pieteikums
— Kā epoksīdsveķu cietinātājs.
— Kā katalizators ķīmiskajā rūpniecībā un metalurģijā.
- Izejvielas poliamīda mākslīgo šķiedru ražošanai, piemēram, neilons.
— Poliuretānu, poliuretāna putu, poliuretāna līmju ražošanai.
- Sākotnējais produkts anilīna ražošanai - anilīna krāsvielu pamats.
- Ražošanai zāles.
— fenola-formaldehīda sveķu ražošanai.
— repelentu, fungicīdu, insekticīdu, pesticīdu, minerālmēslu, gumijas vulkanizācijas paātrinātāju, pretkorozijas reaģentu, buferšķīdumu sintēzei.
— Kā piedeva motoreļļām un degvielām, sausa degviela.
— Lai iegūtu gaismas jutīgus materiālus.
- Urotropīnu izmanto kā pārtikas piedevu, kā arī sastāvdaļu kosmētika.
Mūsu interneta veikalā jūs varat iegādāties reaģentus, kas pieder amīnu klasei.
metilamīns
Primārais alifātiskais amīns. Tas ir pieprasīts kā izejviela medikamentu, krāsvielu, pesticīdu ražošanai.
dietilamīns
sekundārais amīns. To izmanto kā sākotnējo produktu pesticīdu, zāļu (piemēram, novokaīna), krāsvielu, repelentu, degvielas un motoreļļu piedevu ražošanā. To izmanto, lai izgatavotu reaģentus aizsardzībai pret koroziju, rūdu bagātināšanai, epoksīdsveķu sacietēšanai un vulkanizācijas procesu paātrināšanai.
Trietilamīns
Terciārais amīns. To izmanto ķīmiskajā rūpniecībā kā katalizatoru gumijas ražošanā, 
epoksīdsveķi, poliuretāna putas. Metalurģijā tas ir cietēšanas katalizators neapdedzināšanas procesos. Izejviela zāļu, minerālmēslu, nezāļu apkarošanas līdzekļu, krāsu organiskajā sintēzē.
1-butilamīns
Terc-butilamīns, savienojums, kurā terc-butilorganiskā grupa ir saistīta ar slāpekli. Vielu izmanto gumijas vulkanizācijas pastiprinātāju, zāļu, krāsvielu, tanīnu, nezāļu un insektu apkarošanas preparātu sintēzē.
Urotropīns (heksamīns)
policikliskais amīns. Ekonomikā pieprasīta viela. Izmanto kā pārtikas piedevu, medikamentu un zāļu sastāvdaļu, kosmētikas sastāvdaļu, analītiskās ķīmijas buferšķīdumus; kā sausā degviela, polimēru sveķu cietinātājs, fenola-formaldehīda sveķu sintēzē, fungicīdi, sprāgstvielas, līdzekļi aizsardzībai pret koroziju.
Amīni ir vienīgā klase organiskie savienojumi ar ievērojamu elementāritāti. Tomēr amīni ir vājas bāzes. Tagad būs noderīgi atgriezties pie tabulas. 12-1, lai atgādinātu trīs skābju un bāzu definīcijas. Saskaņā ar trim bāziskuma definīcijām var izdalīt trīs amīnu ķīmiskās uzvedības aspektus.
1. Amīni reaģē ar skābēm, darbojoties kā protonu akceptori:
Tāpēc amīni ir Bronsteda bāzes. 2. Amīni ir elektronu pāru donori (Lūisa bāzes):
3. Amīnu ūdens šķīdumos, tāpēc amīni, mijiedarbojoties ar ūdeni, spēj radīt hidroksīda anjonus
Tāpēc amīni ir Arrēnija bāzes. Lai gan visi amīni ir vājas bāzes, to bāziskums ir atkarīgs no slāpekļa atomam piesaistīto ogļūdeņražu radikāļu rakstura un skaita. Alkilamīni ir daudz bāziskāki nekā aromātiskie amīni. No alkilamīniem sekundārie ir visbāziskākie, primārie ir nedaudz mazāk bāziski, kam seko terciārie amīni un amonjaks. Kopumā sērijās pamatīgums samazinās:
Vielas bāziskuma mērs ir bāziskuma konstante, kas ir līdzsvara konstante amīna mijiedarbībai ar ūdeni (Arrēnija bāziskuma definīciju skatīt iepriekš). Tā kā ūdens ir lielā daudzumā, tā koncentrācija neparādās bāziskuma konstantes izteiksmē:
Jo stiprāka bāze, jo vairāk protoni tiks atdalīti no ūdens molekulām un jo lielāka būs hidroksīda jonu koncentrācija šķīdumā. Tādējādi stiprākas bāzes raksturo
Lielās K vērtības Dažu amīnu vērtības ir norādītas zemāk:
Šīs vērtības ilustrē saistību starp amīnu bāziskumu un to struktūru, kas tika apspriesta iepriekš. Spēcīgākā bāze ir sekundārais dimetilamīns, bet vājākā ir aromātiskais amīna anilīns.
Aromātiskie amīni ir ļoti vājas bāzes, jo slāpekļa atoma vientuļais elektronu pāris (kas nosaka amīnu pamatīpašības) mijiedarbojas ar aromātiskā kodola elektronu mākoni un līdz ar to ir mazāk pieejams protonam (vai citam skābe). Sekundāro amīnu augstāks bāziskums salīdzinājumā ar primārajiem skaidrojams ar to, ka alkilgrupas savas pozitīvās induktīvās iedarbības dēļ caur α-saitēm nodod elektronus slāpekļa atomam, kas atvieglo vientuļo elektronu pāra socializāciju. Divas alkilgrupas nodod vairāk elektronu slāpekļa atomam nekā viens, tāpēc sekundārie amīni ir spēcīgākas bāzes. Pamatojoties uz to, varētu sagaidīt, ka terciārie amīni ir vēl spēcīgākas bāzes nekā sekundārie amīni. Tomēr šis pieņēmums ir pamatots tikai gāzes fāzei, un terciāro amīnu bāziskums ūdens šķīdumā nav tik augsts. Iespējams, tas ir saistīts ar risinājuma efektu.
Amīni ir vājas organiskās bāzes. To bāziskumu nosaka slāpekļa atomam piesaistīto organisko aizvietotāju skaits un raksturs. Aromātiskā gredzena klātbūtne krasi pazemina bāziskumu (amīnu vērtību) Sekundārie amīni ir stiprākas bāzes nekā primārās un terciārās.
Amīnu klasifikācija ir daudzveidīga, un to nosaka tā, kāda struktūras iezīme tiek ņemta par pamatu.
Atkarībā no organisko grupu skaita, kas saistītas ar slāpekļa atomu, ir:
primārie amīni - viena organiska grupa pie slāpekļa RNH 2
sekundārie amīni - divas organiskās grupas pie slāpekļa R 2 NH, organiskās grupas var būt dažādas R "R" NH
terciārie amīni - trīs organiskās grupas pie slāpekļa R 3 N vai R "R" R "" N
Atbilstoši ar slāpekli saistītās organiskās grupas veidam izšķir alifātiskus CH 3 - N6H 5 - N
Atbilstoši aminogrupu skaitam molekulā amīnus iedala monoamīnos CH 3 - NH 2, diamīnos H 2 N (CH 2) 2 NH 2, triamīnos utt.
Amīnu nomenklatūra.
ar slāpekli saistīto organisko grupu nosaukumiem tiek pievienots vārds "amīns", savukārt grupas ir minētas alfabētiska secība, piemēram, CH 3 NHC 3 H 7 - metilpropilamīns, CH 3 N (C 6 H 5) 2 - metildifenilamīns. Noteikumi arī atļauj nosaukumu veidot, pamatojoties uz ogļūdeņradi, kurā aminogrupa tiek uzskatīta par aizvietotāju. Šajā gadījumā tā atrašanās vietu norāda, izmantojot skaitlisko indeksu: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H (NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 - 3-aminopentāns (zilie augšējie skaitļu indeksi norāda numerācijas secību no C atomiem). Dažiem amīniem ir saglabāti triviāli (vienkāršoti) nosaukumi: C 6 H 5 NH 2 - anilīns (nosaukums saskaņā ar nomenklatūras noteikumiem ir fenilamīns).
Dažos gadījumos tiek izmantoti iedibināti nosaukumi, kas ir sagrozīti pareizie nosaukumi: H 2 NCH 2 CH 2 OH - monoetanolamīns (pareizi - 2-aminoetanols); (OHSN 2 CH 2) 2 NH - dietanolamīns, pareizais nosaukums– bis(2-hidroksietil)amīns. Triviāli, sagrozīti un sistemātiski (sastādīti pēc nomenklatūras likumiem) nosaukumi ķīmijā diezgan bieži sadzīvo līdzās.
Amīnu fizikālās īpašības.
Pirmie amīnu sērijas pārstāvji - metilamīns CH 3 NH 2, dimetilamīns (CH 3) 2 NH, trimetilamīns (CH 3) 3 N un etilamīns C 2 H 5 NH 2 - istabas temperatūrā ir gāzveida, pēc tam palielinoties atomu skaits R, amīni kļūst par šķidrumiem, un, palielinoties ķēdes garumam R līdz 10 C atomiem, - kristāliskas vielas. Amīnu šķīdība ūdenī samazinās, palielinoties ķēdes garumam R un palielinoties ar slāpekli saistīto organisko grupu skaitam (pāreja uz sekundārajiem un terciārajiem amīniem). Amīnu smarža atgādina amonjaka smaržu, augstākie (ar lielu R) amīni ir praktiski bez smaržas.
Amīnu ķīmiskās īpašības.
Amīnu atšķirīgā spēja ir piesaistīt neitrālas molekulas (piemēram, ūdeņraža halogenīdus HHal, veidojot organoamonija sāļus, līdzīgi kā amonija sāļiem neorganiskajā ķīmijā. Lai izveidotu jaunu saiti, slāpeklis nodrošina nedalītu elektronu pāri, kas darbojas kā donors Protons H +, kas piedalās saites veidošanā (no halogenīda ūdeņraža), pilda akceptora (uztvērēja) lomu, šādu saiti sauc par donora-akceptora saiti (1. att.).Iegūtā N–H kovalentā saite ir pilnīgi līdzvērtīgs N-H saitēm, kas atrodas amīnā.
Terciārie amīni pievieno arī HCl, bet, karsējot iegūto sāli skābes šķīdumā, tas sadalās, bet R tiek atdalīts no N atoma:
(C2H5) 3 N+ HCl® [(C2H5)3 N H]Cl
[(C2H5) 3 N H]Cl® (C2H5) 2 N H + C 2 H 5 Cl
Salīdzinot šīs divas reakcijas, redzams, ka C 2 H 5 grupa un H it kā mainās vietām, kā rezultātā no terciārā amīna veidojas sekundārs.
Izšķīdinot ūdenī, amīni tādā pašā veidā uztver protonu, kā rezultātā šķīdumā parādās OH joni, kas atbilst sārmainas vides veidošanai, ko var noteikt, izmantojot parastos indikatorus.
C2H5 N H 2 + H 2 O ® + + OH -
Veidojoties donora-akceptora saitei, amīni var pievienot ne tikai HCl, bet arī haloalkilus RCl, un veidojas jauna N–R saite, kas arī ir līdzvērtīga esošajām. Ja kā sākotnējo ņemam terciāro amīnu, tad iegūstam tetraalkilamonija sāli (četras R grupas uz viena N atoma):
(C2H5) 3 N+ C 2 H 5 I ® [(C 2 H 5) 4 N]I
Šie sāļi, šķīst ūdenī un daži organiskie šķīdinātāji, disociē (sadalās), veido jonus:
[(C2H5)4 N]I ® [(C 2 H 5) 4 N] + + es –
Šādi šķīdumi, tāpat kā visi šķīdumi, kas satur jonus, vada elektrība. Tetraalkilamonija sāļos halogēnu var aizstāt ar H O grupu:
[(CH3)4 N]Cl + AgOH ® [(CH 3) 4 N]OH + AgCl
Iegūtais tetrametilamonija hidroksīds ir spēcīga bāze, kas pēc īpašībām ir līdzīga sārmiem.
Primārie un sekundārie amīni mijiedarbojas ar slāpekļskābi HON=O, bet tie reaģē dažādos veidos. No primārie amīni veidojas primārie spirti:
C2H5 N H2+H N O 2 ® C 2 H 5 OH + N 2+H2O
Atšķirībā no primārajiem amīniem, sekundārie amīni ar slāpekļskābi veido dzeltenus, slikti šķīstošus nitrozamīnus, savienojumus, kas satur >N–N = O daļu:
(C2H5) 2 N H+H N O 2 ® (C 2 H 5) 2 N N\u003d O + H2O
Terciārie amīni parastā temperatūrā nereaģē ar slāpekļskābi, tāpēc slāpekļskābe ir reaģents, kas ļauj atšķirt primāros, sekundāros un terciāros amīnus.
Amīnus kondensējot ar karbonskābēm, veidojas skābes amīdi - savienojumi ar -C (O) N fragmentu.
Amīnu kondensācija ar aldehīdiem un ketoniem izraisa tā saukto Šifa bāzu veidošanos, savienojumus, kas satur -N=C2 daļu.
Primāro amīnu mijiedarbība ar fosgēnu Cl 2 C=O rada savienojumus ar –N=C=O grupu, ko sauc par izocianātiem (2.D att., savienojuma ar divām izocianātu grupām sagatavošana).
No aromātiskajiem amīniem anilīns (fenilamīns) C 6 H 5 NH 2 ir visslavenākais. Pēc īpašībām tas ir līdzīgs alifātiskajiem amīniem, taču tā bāziskums ir mazāk izteikts - ūdens šķīdumos tas neveido sārmainu vidi. Tāpat kā alifātiskie amīni, tas var veidot amonija sāļus ar stiprām minerālskābēm [C 6 H 5 NH 3] + Cl -. Anilīnam reaģējot ar slāpekļskābi (HCl klātbūtnē), veidojas diazo savienojums, kas satur R–N=N daļu, to iegūst jonu sāls veidā, ko sauc par diazonija sāli (3.A att.). Tādējādi mijiedarbība ar slāpekļskābi nav tāda pati kā alifātisko amīnu gadījumā. Benzola gredzenam anilīnā ir aromātiskajiem savienojumiem raksturīga reaktivitāte ( cm. AROMATISKUMS), halogenējot, ūdeņraža atomi iekšā orto- un pāri-pozīcijas aminogrupā ir aizvietotas, kā rezultātā rodas hloranilīni ar dažādu aizvietošanas pakāpi (3.B att.). Sērskābes darbība izraisa sulfonēšanu pāri-pozīcijā uz aminogrupu, veidojas tā sauktā sulfanilskābe (3.B att.).
Amīnu iegūšana.
Kad amonjaks reaģē ar halogēnalkilgrupām, piemēram, RCl, veidojas primāro, sekundāro un terciāro amīnu maisījums. Iegūtais blakusprodukts HCl pievienojas amīniem, veidojot amonija sāli, bet ar amonjaka pārpalikumu sāls sadalās, kas ļauj veikt procesu līdz pat kvaternāro amonija sāļu veidošanai (4.A att.). Atšķirībā no alifātiskajiem halogēnalkiliem, arilhalogenīdi, piemēram, C6H5Cl, ar lielām grūtībām reaģē ar amonjaku, sintēze iespējama tikai ar katalizatoriem, kas satur varu. Rūpniecībā alifātiskos amīnus iegūst, spirtiem katalītiski mijiedarbojoties ar NH3 300–500°C temperatūrā un 1–20 MPa spiedienā, kā rezultātā veidojas primāro, sekundāro un terciāro amīnu maisījums (4.B att.).
Aldehīdu un ketonu reakcija ar skudrskābes HCOONH4 amonija sāli rada primāros amīnus (4. att. C), savukārt aldehīdu un ketonu reakcija ar primārajiem amīniem (skudrskābes HCOOH klātbūtnē) rada sekundāros amīnus (att. . 4D).
Nitro savienojumi (satur -NO 2 grupu) reducējot veido primāros amīnus. Šo metodi, ko ierosināja N. N. Zinins, maz izmanto alifātiskajiem savienojumiem, taču tā ir svarīga aromātisko amīnu iegūšanai un veidoja pamatu rūpnieciskā ražošana anilīns (4.e att.).
kā atsevišķi savienojumi amīnus izmanto maz, piemēram, sadzīvē izmanto polietilēnpoliamīnu [-C 2 H 4 NH-] n(tirdzniecības nosaukums PEPA) kā epoksīdsveķu cietinātājs. Galvenokārt amīnus izmanto kā starpproduktus dažādu organisko vielu ražošanā. Vadošā loma pieder anilīnam, uz kura pamata plaša spektra anilīna krāsvielas, un krāsu "specializācija" tiek noteikta jau paša anilīna iegūšanas stadijā. Īpaši tīrs anilīns bez homologiem nozarē tiek saukts par "anilīnu zilam" (kas nozīmē nākotnes krāsvielas krāsu). "Anilīns sarkanam" papildus anilīnam jāsatur arī maisījums orto- un pāri-toluidīns (CH 3 C 6 H 4 NH 2).
Alifātiskie diamīni ir sākotnējie savienojumi poliamīdu ražošanā, piemēram, neilons (2. att.), ko plaši izmanto šķiedru, polimēru plēvju, kā arī mašīnbūves komponentu un detaļu ražošanā (poliamīda zobrati).
Poliuretānus iegūst no alifātiskajiem diizocianātiem (2. att.), kuriem ir tehniski sarežģīti. svarīgas īpašības: augsta izturība apvienojumā ar elastību un ļoti augstu nodilumizturību (poliuretāns apavu zoles), kā arī laba saķere ar plašu materiālu klāstu (poliuretāna līmes). Tos plaši izmanto putu veidā (poliuretāna putas).
Pamatojoties uz sulfanilskābi (3. att.) sintezē pretiekaisuma medikamentiem sulfonamīdi.
Diazonija sāļus (2. att.) izmanto gaismjutīgos materiālos rasējumu veidošanai, kas ļauj iegūt attēlu, apejot parasto sudraba halogenīda fotogrāfiju ( cm. VIEGLA KOPĒŠANA).
Mihails Levitskis
Amīni - tie ir amonjaka (NH 3) atvasinājumi, kuru molekulā viens, divi vai trīs ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža radikāļiem.
Pēc ogļūdeņražu radikāļu skaita, kas aizstāj ūdeņraža atomus NH3 molekulā, visus amīnus var iedalīt trīs veidos:
Grupu - NH 2 sauc par aminogrupu. Ir arī amīni, kas satur divas, trīs vai vairākas aminogrupas.
Nomenklatūra
Ar slāpekli saistīto organisko atlikumu nosaukumā ir pievienots vārds "amīns", savukārt alfabētiskā secībā minētas grupas: CH3NC3H - metilpropilamīns, CH3N(C6H5)2 - metildifenilamīns. Augstākiem amīniem nosaukums tiek apkopots, par pamatu ņemot ogļūdeņradi, pievienojot priedēkli "amino", "diamino", "triamino", norādot oglekļa atoma skaitlisko indeksu. Dažiem amīniem tiek izmantoti triviāli nosaukumi: C6H5NH2 - anilīns (sistemātisks nosaukums - fenilamīns).
Amīniem iespējama ķēdes izomērija, funkcionālās grupas pozīcijas izomērija, izomērija starp amīnu veidiem
Fizikālās īpašības
Apakšējā limita primārie amīni - gāzveida vielas, ar amonjaka smaržu, labi šķīst ūdenī. Amīni ar lielāku relatīvo molekulmasu - šķidrumi vai cietas vielas, to šķīdība ūdenī palielinās molekulārais svars samazinās.
Ķīmiskās īpašības
Amīni ir ķīmiski līdzīgi amonjakam.
1. Mijiedarbība ar ūdeni – aizvietoto amonija hidroksīdu veidošanās. Amonjaka šķīdumam ūdenī ir vājas sārmainas (bāzes) īpašības. Amonjaka pamatīpašību iemesls ir vientuļa elektronu pāra klātbūtne pie slāpekļa atoma, kas ir iesaistīts donora-akceptora saites veidošanā ar ūdeņraža jonu. Tā paša iemesla dēļ amīni ir arī vājas bāzes. Amīni ir organiskas bāzes.
2. Mijiedarbība ar skābēm - sāļu veidošanās (neitralizācijas reakcijas). Kā bāze amonjaks veido amonija sāļus ar skābēm. Līdzīgi, amīniem reaģējot ar skābēm, veidojas aizvietoti amonija sāļi. Sārmi kā stiprākas bāzes izspiež no sāļiem amonjaku un amīnus.
3. Amīnu sadedzināšana. Amīni ir degošas vielas. Amīnu, kā arī citu slāpekli saturošu organisko savienojumu sadegšanas produkti ir oglekļa dioksīds, ūdens un brīvais slāpeklis.
Alkilēšana ir alkil-aizvietotāja ievadīšana organiskā savienojuma molekulā. Tipiski alkilētāji ir alkilhalogenīdi, alkēni, epoksīda savienojumi, spirti, retāk aldehīdi, ketoni, ēteri, sulfīdi, diazoalkāni. Alkilēšanas katalizatori ir minerālskābes, Lūisa skābes un ceolīti.
Acilēšana. Karsējot ar karbonskābēm, to anhidrīdi, skābes hlorīdi vai esteri, primārie un sekundārie amīni tiek acilēti, veidojot N-aizvietotus amīdus, savienojumus ar -C(O)N daļu.<:
Reakcija ar anhidrīdiem notiek vieglos apstākļos. Skābes hlorīdi reaģē vēl vieglāk, reakcija tiek veikta bāzes klātbūtnē, lai saistītu izveidoto HCl.
Primārie un sekundārie amīni mijiedarbojas ar slāpekļskābi dažādos veidos. Ar slāpekļskābes palīdzību viens no otra tiek atšķirti primārie, sekundārie un terciārie amīni. Primārie spirti veidojas no primārajiem amīniem:
C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 +H2O
Tas izdala gāzi (slāpekli). Tā ir zīme, ka kolbā ir primārais amīns.
Sekundārie amīni ar slāpekļskābi veido dzeltenus, slikti šķīstošus nitrozamīnus - savienojumus, kas satur >N-N=O fragmentu:
(C2H5)2NH + HNO2 → (C2H5)2N-N=O + H2O
Sekundāros amīnus ir grūti nepamanīt, nitrozodimetilamīnam raksturīgā smarža izplatās visā laboratorijā.
Terciārie amīni parastā temperatūrā vienkārši izšķīst slāpekļskābē. Sildot, ir iespējama reakcija ar alkilradikāļu likvidēšanu.
Kā nokļūt
1. Spirtu mijiedarbība ar amonjaku karsēšanas laikā Al 2 0 3 kā katalizatora klātbūtnē.
2. Alkilhalogenīdu (halogēnalkānu) mijiedarbība ar amonjaku. Iegūtais primārais amīns var reaģēt ar lieko alkilhalogenīdu un amonjaku, veidojot sekundāro amīnu. Terciāros amīnus var pagatavot līdzīgi
Aminoskābes. Klasifikācija, izomērija, nomenklatūra, iegūšana. Fizikālās un ķīmiskās īpašības. Amfoteriskās īpašības, bipolārā struktūra, izoelektriskais punkts. Polipeptīdi. Atsevišķi pārstāvji: glicīns, alanīns, cisteīns, cistīns, a-aminokaproīnskābe, lizīns, glutamīnskābe.
Aminoskābes- tie ir ogļūdeņražu atvasinājumi, kas satur aminogrupas (-NH 2) un karboksilgrupas -COOH.
Vispārīgā formula: (NH 2) f R(COOH) n kur m un n visbiežāk vienāds ar 1 vai 2. Tādējādi aminoskābes ir savienojumi ar jauktām funkcijām.
Klasifikācija
izomerisms
Aminoskābju, kā arī hidroksi skābju izomērija ir atkarīga no oglekļa ķēdes izomērijas un aminogrupas stāvokļa attiecībā pret karboksilgrupu. (a-, β - un γ - aminoskābes utt.). Turklāt visas dabiskās aminoskābes, izņemot aminoetiķskābi, satur asimetriskus oglekļa atomus, tāpēc tām ir optiskie izomēri (antipodi). Ir aminoskābju D un L sērijas. Jāņem vērā, ka visas aminoskābes, kas veido olbaltumvielas, pieder L sērijai.
Nomenklatūra
Aminoskābēm parasti ir triviāli nosaukumi (piemēram, aminoetiķskābi sauc atšķirīgi glikokols vai iicīns, un aminopropionskābe alanīns utt.). Aminoskābes nosaukums saskaņā ar sistemātisko nomenklatūru sastāv no atbilstošās karbonskābes nosaukuma, no kuras tas ir atvasinājums, kā prefiksu pievienojot vārdu amino-. Aminogrupas pozīciju ķēdē norāda ar cipariem.
Kā nokļūt
1. α-halokarbonskābju mijiedarbība ar amonjaka pārpalikumu. Šo reakciju gaitā halogēna atoms halokarbonskābēs (par to sagatavošanu sk. § 10.4) tiek aizstāts ar aminogrupu. Tajā pašā laikā izdalītais hlorūdeņradis ar amonjaka pārpalikumu tiek piesaistīts amonija hlorīdam.
2. Olbaltumvielu hidrolīze. Olbaltumvielu hidrolīzes laikā parasti veidojas sarežģīti aminoskābju maisījumi, tomēr ar palīdzību īpašas metodes no šiem maisījumiem var izdalīt atsevišķas tīras aminoskābes.
Fizikālās īpašības
Aminoskābes ir bezkrāsainas kristāliskas vielas, viegli šķīst ūdenī, kušanas temperatūra 230-300°C. Daudzām α-aminoskābēm ir salda garša.
Ķīmiskās īpašības
1. Mijiedarbība ar bāzēm un skābēm:
a) kā skābe (ir iesaistīta karboksilgrupa).
b) kā bāze (ir iesaistīta aminogrupa).
2. Mijiedarbība molekulā – iekšējo sāļu veidošanās:
a) monoaminomonokarbonskābes (neitrālas skābes). Monoaminomonokarbonskābju ūdens šķīdumi ir neitrāli (pH = 7);
b) monoaminodikarbonskābes (skābās aminoskābes). Monoaminodikarbonskābju ūdens šķīdumiem ir pH< 7 (кислая среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + ;
c) diaminomonokarbonskābes (bāzes aminoskābes). Diaminomonokarbonskābju ūdens šķīdumiem ir pH > 7 ( sārmaina vide), jo šo skābju iekšējo sāļu veidošanās rezultātā šķīdumā parādās hidroksīda jonu OH - pārpalikums.
3. Aminoskābju mijiedarbība savā starpā – peptīdu veidošanās.
4. Mijiedarbojieties ar spirtiem, veidojot esterus.
Aminoskābju, kas nesatur papildu NH2 vai COOH grupas, izoelektriskais punkts ir vidējais aritmētiskais starp divām pK vērtībām: 
attiecīgi alanīnam 
.
Vairāku citu aminoskābju, kas satur papildu skābes vai bāzes grupas (asparagīnskābes un glutamīnskābes, lizīna, arginīna, tirozīna utt.), izoelektriskais punkts ir atkarīgs arī no šo aminoskābju radikāļu skābuma vai bāziskuma. Piemēram, lizīnam pI jāaprēķina no pusi no pK" vērtību summas α- un ε-NH2 grupām. Tādējādi pH diapazonā no 4,0 līdz 9,0 gandrīz visas aminoskābes eksistē pārsvarā cviterioni ar protonētu aminogrupu un disociētu karboksilgrupu.
Polipeptīdi satur vairāk nekā desmit aminoskābju atlikumus.
Glicīns (aminoetiķskābe, aminoetānskābe) ir vienkāršākā alifātiskā aminoskābe, vienīgā aminoskābe, kurai nav optisko izomēru. Empīriskā formula C2H5NO2
Alanīns (aminopropānskābe) ir alifātiska aminoskābe. α-alanīns ir daļa no daudziem proteīniem, β-alanīns ir daļa no vairākiem bioloģiski aktīviem savienojumiem. Ķīmiskā formula NH2 -CH -CH3 -COOH. Alanīns aknās viegli pārvēršas glikozē un otrādi. Šo procesu sauc par glikozes-alanīna ciklu, un tas ir viens no galvenajiem glikoneoģenēzes ceļiem aknās.
Cisteīns (α-amino-β-tiopropionskābe; 2-amino-3-sulfanilpropānskābe) ir alifātiska sēru saturoša aminoskābe. Optiski aktīvs, pastāv L- un D-izomēru formā. L-cisteīns ir olbaltumvielu un peptīdu sastāvdaļa, un tam ir svarīga loma ādas audu veidošanā. Tas ir svarīgi detoksikācijas procesiem. Empīriskā formula ir C3H7NO2S.
Cistīns (ķīm.) (3,3 "-ditio-bis-2-aminopropionskābe, dicisteīns) ir alifātiska sēru saturoša aminoskābe, bezkrāsaini kristāli, šķīst ūdenī.
Cistīns ir nekodējoša aminoskābe, kas ir cisteīna oksidatīvās dimerizācijas produkts, kura laikā divas cisteīna tiola grupas veido cistīna disulfīda saiti. Cistīns satur divas aminogrupas un divas karboksilgrupas un ir divvērtīga diaminoskābe. Empīriskā formula C6H12N2O4S2
Organismā tie atrodami galvenokārt olbaltumvielu sastāvā.
Aminokaproīnskābe (6-aminoheksānskābe vai ε-aminokaproskābe) ir hemostatiskas zāles, kas kavē profibrinolizīna pārvēršanos fibrinolizīnā. Bruto-
formula C6H13NO2.
Lizīns (2,6-diaminoheksānskābe) ir alifātiska aminoskābe ar izteiktām bāzes īpašībām; neaizstājamā aminoskābe. Ķīmiskā formula: C6H14N2O2
Lizīns ir daļa no olbaltumvielām. Lizīns ir neaizstājama aminoskābe, kas ir daļa no gandrīz jebkura proteīna, tas ir nepieciešams augšanai, audu atjaunošanai, antivielu, hormonu, enzīmu, albumīnu ražošanai.
Glutamīnskābe (2-aminopentāndijskābe) ir alifātiska aminoskābe. Dzīvos organismos glutamīnskābe glutamāta anjona veidā atrodas olbaltumvielās, vairākās zemas molekulmasas vielās un brīvā veidā. Glutamīnskābei ir svarīga loma slāpekļa metabolismā. Ķīmiskā formula C5H9N1O4
Glutamīnskābe ir arī neirotransmitera aminoskābe, viena no svarīgajām ierosinošo aminoskābju klases biedriem. Glutamāta saistīšanās ar specifiskiem neironu receptoriem izraisa pēdējo ierosmi.
Vienkārši un sarežģīti proteīni. peptīdu saite. Proteīna molekulas primārās, sekundārās, terciārās un kvartārās struktūras jēdziens. Saišu veidi, kas nosaka proteīna molekulas telpisko struktūru (ūdeņraža, disulfīda, jonu, hidrofobās mijiedarbības). Olbaltumvielu fizikālās un ķīmiskās īpašības (izgulsnēšanās, denaturācija, krāsu reakcijas). izoelektriskais punkts. Olbaltumvielu vērtība.
Vāveres - tie ir dabiski lielmolekulārie savienojumi (biopolimēri), kuru strukturālais pamats ir no α-aminoskābju atlikumiem uzbūvētas polipeptīdu ķēdes.
Vienkāršās olbaltumvielas (olbaltumvielas) ir augstas molekulārās organiskās vielas, kas sastāv no alfa-aminoskābēm, kas savienotas ķēdē ar peptīdu saiti.
Kompleksie proteīni (proteīdi) ir divkomponentu olbaltumvielas, kas papildus peptīdu ķēdēm (vienkāršs proteīns) satur neaminoskābju rakstura sastāvdaļu - protezēšanas grupu.
Peptīdu saite - amīda saites veids, kas rodas proteīnu un peptīdu veidošanās laikā vienas aminoskābes α-aminogrupas (-NH2) mijiedarbības rezultātā ar citas aminoskābes α-karboksilgrupu (-COOH).
Primārā struktūra ir aminoskābju secība polipeptīdu ķēdē. Svarīgas primārās struktūras iezīmes ir konservatīvie motīvi - aminoskābju kombinācijas, kurām ir galvenā loma olbaltumvielu funkcijās. Sugas evolūcijas gaitā tiek saglabāti konservatīvie motīvi, kas bieži vien ļauj paredzēt nezināma proteīna darbību.
Sekundārā struktūra - polipeptīdu ķēdes fragmenta lokāla sakārtošana, stabilizēta ar ūdeņraža saitēm.
Terciārā struktūra - polipeptīdu ķēdes telpiskā struktūra (olbaltumvielu veidojošo atomu telpisko koordinātu kopums). Strukturāli tas sastāv no sekundārās struktūras elementiem, kurus stabilizē dažāda veida mijiedarbības, kurās liela nozīme ir hidrofobām mijiedarbībām. Terciārās struktūras stabilizācijā piedalās:
kovalentās saites (starp diviem cisteīna atlikumiem - disulfīda tiltiem);
jonu saites starp pretēji lādētām aminoskābju atlikumu sānu grupām;
ūdeņraža saites;
hidrofilā-hidrofobā mijiedarbība. Mijiedarbojoties ar apkārtējām ūdens molekulām, proteīna molekula "tiecas" saritināties tā, ka aminoskābju nepolārās sānu grupas tiek izolētas no ūdens šķīduma; uz molekulas virsmas parādās polāras hidrofilās sānu grupas.
Kvartāra struktūra (vai apakšvienība, domēns) - savstarpēja vienošanās vairākas polipeptīdu ķēdes kā daļa no viena proteīna kompleksa. Olbaltumvielu molekulas, kas veido proteīnu ar kvartāru struktūru, veidojas atsevišķi uz ribosomām un tikai pēc sintēzes beigām veido kopēju supramolekulāru struktūru. Proteīns ar kvartāru struktūru var saturēt gan identiskas, gan dažādas polipeptīdu ķēdes. Kvartārās struktūras stabilizācijā piedalās tādi paši mijiedarbības veidi kā terciārās struktūras stabilizācijā. Supramolekulārie proteīnu kompleksi var sastāvēt no desmitiem molekulu.
Fizikālās īpašības
Olbaltumvielu īpašības ir tikpat dažādas kā to veiktās funkcijas. Daži proteīni izšķīst ūdenī, parasti veidojot koloidālus šķīdumus (piemēram, olu baltumu); citi izšķīst atšķaidītos sāls šķīdumos; citi ir nešķīstoši (piemēram, integrālo audu olbaltumvielas).
Ķīmiskās īpašības
Aminoskābju atlikumu radikāļos proteīni satur dažādas funkcionālās grupas, kas spēj iesaistīties daudzās reakcijās. Olbaltumvielas nonāk oksidēšanās-reducēšanās reakcijās, esterificēšanā, alkilācijā, nitrācijā, var veidot sāļus gan ar skābēm, gan bāzēm (olbaltumvielas ir amfotēriskas).
Piemēram, albumīns - olu baltums - 60-70 ° temperatūrā tiek nogulsnēts no šķīduma (koagulē), zaudējot spēju izšķīst ūdenī.
LEKCIJAS TĒMA: amīni un aminospirti
Jautājumi:
vispārīgās īpašības Atslēgvārdi: struktūra, klasifikācija, nomenklatūra.
Iegūšanas metodes
atsevišķi pārstāvji. Identifikācijas metodes.
Vispārējie raksturojumi: struktūra, klasifikācija, nomenklatūra
Amīnus sauc par amonjaka atvasinājumiem, kuru molekulā ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža radikāļiem.
Klasifikācija
1 – Atkarībā no amonjaka aizvietoto ūdeņraža atomu skaita izšķir amīnus:
– primārs satur aminogrupu un aminogrupu (-NH2), vispārējā formula: R–NH2,
– sekundārais satur imino grupu (-NH),
vispārīgā formula: R1 -NH - R2
– terciārais satur slāpekļa atomu, vispārējā formula: R3 -N
Ir zināmi arī savienojumi ar četra veida slāpekļa atomu: ceturtdaļējais amonija hidroksīds un tā sāļi.
2- Atkarībā no radikāļa struktūras izšķir amīnus:
- alifātisks (ierobežojošs un nepiesātināts)
- aliciklisks
- aromātisks (satur aminogrupu vai sānu ķēdi kodolā)
- heterociklisks.
Nomenklatūra, amīnu izomērija
1. Amīnu nosaukumi saskaņā ar racionālo nomenklatūru parasti tiek atvasināti no to sastāvā esošo ogļūdeņražu radikāļu nosaukumiem, pievienojot galotni -amīns : metilamīns CH 3 -NH 2, dimetilamīns CH 3 -NH-CH 3, trimetilamīns (CH 3) 3 N, propilamīns CH 3 CH 2 CH 2 -NH 2, fenilamīns C 6 H 5 - NH 2 utt.
2. Saskaņā ar IUPAC nomenklatūru aminogrupa tiek uzskatīta par funkcionālo grupu un tās nosaukumu amino likt pirms galvenās ķēdes nosaukuma:
Amīnu izomērija ir atkarīga no radikāļu izomērijas.
Amīnu iegūšanas metodes
Amīnus var iegūt dažādos veidos.
A) Haloalkilgrupu iedarbība uz amonjaku
2NH3 + CH 3 I --® CH 3 - NH 2 + NH 4 I
B) Nitrobenzola katalītiskā hidrogenēšana ar molekulāro ūdeņradi:
C 6 H 5 NO 2 --® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O
nitrobenzola kaķu anilīns
C) Zemāko amīnu (С 1-С 4) iegūšana, alkilējot ar spirtiem:
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
Amīnu fizikālās īpašības
Metilamīns, dimetilamīns un trimetilamīns ir gāzes, amīnu sērijas vidējie locekļi ir šķidrumi, augstākie ir cietie ķermeņi. Palielinoties amīnu molekulmasai, palielinās to blīvums, paaugstinās viršanas temperatūra un samazinās šķīdība ūdenī. Augstākie amīni ūdenī nešķīst. Ir zemāki amīni slikta smaka nedaudz atgādina sabojātu zivju smaržu. Augstākiem amīniem ir vai nu bez smaržas, vai tiem ir ļoti vāja smaka. Aromātiskie amīni ir bezkrāsaini šķidrumi vai cietas vielas slikta smaka un indīgs.
Amīnu ķīmiskās īpašības
Amīnu ķīmisko uzvedību nosaka aminogrupas klātbūtne molekulā. Slāpekļa atoma ārējā apvalkā ir 5 elektroni. Amīna molekulā, tāpat kā amonjaka molekulā, slāpekļa atoms tērē trīs elektronus, veidojot trīs kovalentās saites, un divi paliek brīvi.
Brīvā elektronu pāra klātbūtne pie slāpekļa atoma ļauj tam piesaistīt protonu, tāpēc amīni ir līdzīgi amonjakam, uzrāda bāzes īpašības, veido hidroksīdus, sāļus.
Sāls veidošanās. Amīni ar skābēm dod sāļus, kas spēcīgas bāzes iedarbībā atkal dod brīvus amīnus:
Amīni veido sāļus pat ar vāju ogļskābi:
Tāpat kā amonjaks, amīniem ir pamata īpašības, pateicoties protonu saistīšanai vāji disociējošā aizvietotā amonija katjonā:
 |
Kad amīns tiek izšķīdināts ūdenī, daļa no ūdens protoniem tiek iztērēta katjona veidošanai; tādējādi šķīdumā parādās pārmērīgs hidroksīda jonu daudzums, un tam piemīt sārmainas īpašības, kas ir pietiekamas, lai krāsotu lakmusa šķīdumus zila krāsa un fenolftaleīnu līdz avenēm. Amīnu bāziskums limita rinda svārstās ļoti mazās robežās un ir tuvu amonjaka bāziskumam.
Metilgrupu iedarbība nedaudz palielina metil- un dimetilamīna bāziskumu. Trimetilamīna gadījumā metilgrupas jau kavē iegūtā katjona šķīdināšanu un samazina tā stabilizāciju un līdz ar to arī bāziskumu.
Amīnu sāļi jāuzskata par sarežģītiem savienojumiem. Centrālais atoms tajos ir slāpekļa atoms, kura koordinācijas skaitlis ir četri. Ūdeņraža atomi jeb alkilgrupas ir saistīti ar slāpekļa atomu un atrodas iekšējā sfērā; skābes atlikums atrodas ārējā sfērā.
Amīnu acilēšana. Dažu organisko skābju atvasinājumu (skābju halogenīdu, anhidrīdu uc) iedarbībā uz primārajiem un sekundārajiem amīniem veidojas amīdi:
Sekundārie amīni ar slāpekļskābi dod nitrozamīni- dzeltenīgi šķidrumi, nedaudz šķīst ūdenī:
Terciārie amīni ir izturīgi pret atšķaidītas slāpekļskābes iedarbību aukstumā (tie veido slāpekļskābes sāļus), smagākos apstākļos tiek atdalīts viens no radikāļiem un veidojas nitrozoamīns.
Diamīni
Diamīniem ir svarīga loma bioloģiskajos procesos. Parasti tie viegli šķīst ūdenī, tiem ir raksturīga smarža, tie ir spēcīgi sārmaina reakcija, mijiedarbojas ar CO 2 gaisu. Diamīni veido stabilus sāļus ar diviem skābes ekvivalentiem.
Etilēndiamīns (1,2-etāndiamīns) H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 . Tas ir vienkāršākais diamīns; var iegūt, iedarbojoties ar amonjaku uz etilēnbromīdu:
Tetrametilēndiamīns (1,4-butāndiamīns) vai putrescīns, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 un pentametilēndiamīns (1,5-pentāndiamīns) NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 vai kadaverīns. Tie tika atklāti olbaltumvielu vielu sadalīšanās produktos; veidojas diaminoskābju dekarboksilēšanas laikā un tiek nosaukti ptomains(no grieķu valodas - līķis), tās iepriekš tika uzskatītas par "līķu indēm". Tagad ir noskaidrots, ka puves proteīnu toksicitāti neizraisa ptomains, bet gan citu vielu klātbūtne.
Putrescīns un kadaverīns veidojas daudzu mikroorganismu (piemēram, stingumkrampju un holēras izraisītāju) un sēnīšu dzīvībai svarīgās aktivitātes rezultātā; tie ir sastopami sierā, melnajā graudā, mušmirē, alus raugā.
Daži diamīni tiek izmantoti kā izejvielas poliamīda šķiedru un plastmasas ražošanā. Tātad no heksametilēndiamīna NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 tika iegūta ļoti vērtīga sintētiskā šķiedra - neilons(ASV) vai anid(Krievija).
Aminospirti
Aminospirti- savienojumi ar jauktām funkcijām, kuru molekula satur amino un hidroksi grupas.
Aminoetanols(etanolamīns) HO-CH 2 CH 2 -NH 2 vai kolamīns.
Etanolamīns ir biezs eļļains šķidrums, kas visos aspektos sajaucas ar ūdeni, un tam piemīt spēcīgas sārmainas īpašības. Kopā ar monoetanolamīnu iegūst arī dietanolamīnu un trietanolamīnu:
Holīns ir daļa no lecitīni- taukiem līdzīgas vielas, ļoti bieži sastopamas dzīvniekiem un augu organismi, un tos var atdalīt no tiem. Holīns ir kristāliska, ļoti higroskopiska masa, kas viegli izplūst gaisā. Tam ir spēcīgas sārmainas īpašības un tas viegli veido sāļus ar skābēm.
Kad holīnu acilē ar etiķskābes anhidrīdu, holīna acetāts, ko sauc arī par acetilholīns:
Acetilholīnam ir svarīga loma bioķīmiskā loma, jo tas ir starpnieks (starpnieks), kas pārraida ierosmi no nervu receptoriem uz muskuļiem.