Aminer är mycket lösliga i vatten. Aminer. Klassificering, isomerism, nomenklatur, erhållande. Fysikaliska och kemiska egenskaper (basicitet, alkylering, acylering, verkan av salpetersyrlighet). Begreppet diaminer
Aminer är organiska derivat av ammoniak som innehåller aminogruppen NH 2 och en organisk radikal. I allmänhet är formeln för en amin formeln för ammoniak där väteatomerna är ersatta av en kolväteradikal.
Klassificering
- Beroende på hur många väteatomer i ammoniak som ersätts med en radikal, särskiljs primära aminer (en atom), sekundära, tertiära. Radikaler kan vara samma eller olika typer.
- En amin kan innehålla mer än en aminogrupp, men flera. Enligt denna egenskap är de uppdelade i mono-, di-, tri-, ... polyaminer.
- Beroende på vilken typ av radikaler som är associerade med kväveatomen finns det alifatiska (som inte innehåller cykliska kedjor), aromatiska (innehåller en cykel, den mest kända är anilin med en bensenring), blandade (fettaromatiska, innehållande cykliska och icke- cykliska radikaler).
Egenskaper
Beroende på längden på kedjan av atomer i den organiska radikalen kan aminer vara gasformiga (tri-, di-, metylamin, etylamin), flytande eller fasta ämnen. Ju längre kedja desto hårdare ämne. De enklaste aminerna är vattenlösliga, men när man går över till mer komplexa föreningar minskar vattenlösligheten.
Gasformiga och flytande aminer är ämnen med en uttalad lukt av ammoniak. Fasta ämnen är praktiskt taget luktfria.
Aminer dyker upp i kemiska reaktioner starka basegenskaper, som ett resultat av interaktion med oorganiska syror erhålls alkylammoniumsalter. Reaktionen med salpetersyrlighet är kvalitativ för denna klass av föreningar. När det gäller den primära aminen erhålls alkohol och gasformigt kväve, med den sekundära, en olöslig gul fällning med en uttalad lukt av nitrosodimetylamin; med den tertiära reaktionen går inte.
De reagerar med syre (bränna i luft), halogener, karboxylsyror och deras derivat, aldehyder, ketoner.
Nästan alla aminer, med sällsynta undantag, är giftiga. Ja, mest berömd representant klass, anilin, tränger lätt igenom hudtäckning, oxiderar hemoglobin, trycker ner det centrala nervsystemet, stör ämnesomsättningen, vilket till och med kan leda till döden. Giftigt för människor och par.
Tecken på förgiftning:
- andnöd
- cyanos i näsan, läpparna, fingertopparna,
- snabb andning och ökad hjärtslag, medvetslöshet.
Första hjälpen:
- tvätta bort det kemiska reagenset med bomullsull och alkohol,
- ge tillgång till Ren luft,
- ring en ambulans.
Ansökan
— Som härdare för epoxihartser.
— Som katalysator inom kemisk industri och metallurgi.
- Råvaror för tillverkning av konstgjorda polyamidfibrer, såsom nylon.
— För tillverkning av polyuretaner, polyuretanskum, polyuretanlim.
- Den ursprungliga produkten för framställning av anilin - grunden för anilinfärgämnen.
- För produktion mediciner.
— För tillverkning av fenol-formaldehydhartser.
- För syntes av repellenter, fungicider, insekticider, bekämpningsmedel, mineralgödselmedel, vulkaniseringsacceleratorer av gummi, korrosionsskyddsmedel, buffertlösningar.
— Som tillsats till motoroljor och bränslen, torrt bränsle.
— För att få fram ljuskänsliga material.
– Urotropin används som livsmedelstillsats, såväl som ingrediens kosmetika.
I vår webbutik kan du köpa reagenser som tillhör klassen aminer.
metylamin
Primär alifatisk amin. Det är efterfrågat som ett råmaterial för produktion av mediciner, färgämnen, bekämpningsmedel.
dietylamin
sekundär amin. Det används som en initial produkt vid tillverkning av bekämpningsmedel, läkemedel (till exempel novokain), färgämnen, repellenter, tillsatser till bränsle och motoroljor. Det används för att tillverka reagenser för korrosionsskydd, för att förädla malmer, för att härda epoxihartser och för att påskynda vulkaniseringsprocesser.
Trietylamin
Tertiär amin. Det används i den kemiska industrin som en katalysator vid tillverkning av gummi, 
epoxihartser, polyuretanskum. Inom metallurgin är det en härdande katalysator i icke-bränningsprocesser. Råmaterial i den organiska syntesen av läkemedel, mineralgödsel, ogräsbekämpningsmedel, färger.
1-butylamin
Tert-butylamin, en förening i vilken en organisk tert-butylgrupp är bunden till kväve. Ämnet används vid syntes av gummivulkaniseringsförstärkare, läkemedel, färgämnen, tanniner, ogräs- och insektsbekämpningspreparat.
Urotropin (hexamin)
polycyklisk amin. Ett ämne som efterfrågas i ekonomin. Används som livsmedelstillsats, läkemedel och läkemedelskomponent, ingrediens i kosmetika, buffertlösningar för analytisk kemi; som torrt bränsle, polymerhartshärdare, vid syntes av fenol-formaldehydhartser, fungicider, explosiva varor, medel för skydd mot korrosion.
Aminer är den enda klassen organiska föreningar med betydande basicitet. Emellertid är aminer svaga baser. Nu kommer det att vara användbart att återgå till tabellen. 12-1 för att påminna om de tre definitionerna av syror och baser. Enligt de tre definitionerna av basicitet kan tre aspekter av det kemiska beteendet hos aminer särskiljas.
1. Aminer reagerar med syror och fungerar som protonacceptorer:
Därför är aminer Bronsted-baser. 2. Aminer är elektronpardonatorer (Lewis-baser):
3. Vattenlösningar av aminer har därför aminer, när de interagerar med vatten, kan generera hydroxidanjoner
Därför är aminer Arrhenius-baser. Även om alla aminer är svaga baser, beror deras basicitet på naturen och antalet kolväteradikaler som är bundna till kväveatomen. Alkylaminer är mycket mer basiska än aromatiska aminer. Bland alkylaminerna är de sekundära de mest basiska, de primära är något mindre basiska, följt av de tertiära aminerna och ammoniak. I allmänhet minskar basiciteten i serien:
Ett mått på ett ämnes basicitet är basicitetskonstanten, som är jämviktskonstanten för växelverkan mellan en amin och vatten (se ovan för definitionen av Arrhenius basicitet). Eftersom vatten är närvarande i stort överskott, visas inte dess koncentration i uttrycket för basicitetskonstanten:
Ju starkare bas, desto Mer protoner kommer att lossna från vattenmolekylerna och ju högre koncentration av hydroxidjoner i lösningen. Således kännetecknas starkare baser av
stora K-värden Värden för vissa aminer anges nedan:
Dessa värden illustrerar förhållandet mellan grundligheten hos aminer och deras struktur, som diskuterades ovan. Den starkaste basen är den sekundära dimetylaminen och den svagaste är den aromatiska aminanilin.
Aromatiska aminer är mycket svaga baser, eftersom det ensamma elektronparet i kväveatomen (som bestämmer de grundläggande egenskaperna hos aminer) interagerar med -elektronmolnet i den aromatiska kärnan och som ett resultat är mindre tillgängligt för protonen (eller andra syra). Den högre basiciteten hos sekundära aminer jämfört med primära förklaras av att alkylgrupper, på grund av sin positiva induktiva effekt, donerar elektroner via α-bindningar till kväveatomen, vilket underlättar socialiseringen av det ensamma elektronparet. Två alkylgrupper donerar fler elektroner till kväveatomen än en, så sekundära aminer är starkare baser. Baserat på detta skulle man förvänta sig att tertiära aminer är ännu starkare baser än sekundära. Detta antagande är emellertid motiverat endast för gasfasen, och basiciteten av tertiära aminer i en vattenlösning är inte så hög. Detta beror förmodligen på lösningseffekter.
Aminer är svaga organiska baser. Deras basicitet bestäms av antalet och beskaffenheten av de organiska substituenterna bundna till kväveatomen. Närvaron av en aromatisk ring sänker kraftigt basiciteten (värdet av aminer) Sekundära aminer är starkare baser än primära och tertiära.
Klassificeringen av aminer är varierande och bestäms av vilken egenskap hos strukturen som tas som grund.
Beroende på antalet organiska grupper associerade med kväveatomen finns det:
primära aminer - en organisk grupp vid kvävet RNH 2
sekundära aminer - två organiska grupper vid kvävet R 2 NH, organiska grupper kan vara olika R "R" NH
tertiära aminer - tre organiska grupper vid kväve R 3 N eller R "R" R "" N
Beroende på typen av organisk grupp associerad med kväve särskiljs alifatiska CH 3 - N6H 5 - N
Enligt antalet aminogrupper i molekylen delas aminer in i monoaminer CH 3 - NH 2, diaminer H 2 N (CH 2) 2 NH 2, triaminer, etc.
Amin nomenklatur.
ordet "amin" läggs till namnet på de organiska grupper som är associerade med kväve, medan grupperna nämns i alfabetisk ordning t.ex. CH3NHC3H7-metylpropylamin, CH3N (C6H5)2-metyldifenylamin. Reglerna tillåter också att namnet sammansätts baserat på ett kolväte där aminogruppen betraktas som en substituent. I detta fall indikeras dess position med ett numeriskt index: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H (NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 - 3-aminopentan (de blå övre numeriska indexen indikerar numreringsordningen av C-atomer). För vissa aminer har triviala (förenklade) namn bevarats: C 6 H 5 NH 2 - anilin (namnet enligt nomenklaturreglerna är fenylamin).
I vissa fall används etablerade namn, som är förvrängda korrekta namn: H 2 NCH 2 CH 2 OH - monoetanolamin (korrekt - 2-aminoetanol); (OHSN 2 CH 2) 2 NH - dietanolamin, rätt namn– bis(2-hydroxietyl)amin. Triviala, förvrängda och systematiska (sammansatta enligt nomenklaturens regler) namn samexisterar ganska ofta i kemin.
Fysikaliska egenskaper hos aminer.
De första representanterna för aminserien - metylamin CH 3 NH 2, dimetylamin (CH 3) 2 NH, trimetylamin (CH 3) 3 N och etylamin C 2 H 5 NH 2 - är gasformiga vid rumstemperatur, sedan med en ökning av antal atomer i R, aminer blir vätskor , och med en ökning av kedjelängden R till 10 C-atomer - kristallina ämnen. Lösligheten av aminer i vatten minskar när kedjelängden R ökar och när antalet organiska grupper associerade med kväve ökar (övergång till sekundära och tertiära aminer). Lukten av aminer liknar lukten av ammoniak, högre (med stort R) aminer är praktiskt taget luktfria.
Kemiska egenskaper hos aminer.
Aminernas utmärkande förmåga är att fästa neutrala molekyler (till exempel vätehalogenider HHal, med bildning av organoammoniumsalter, liknande ammoniumsalter inom oorganisk kemi. För att bilda en ny bindning tillhandahåller kväve ett odelat elektronpar som fungerar som en donator Protonen H+ som deltar i bildningen av bindningen (från vätehalogenid) spelar rollen som en acceptor (mottagare), en sådan bindning kallas en donator-acceptorbindning (Fig. 1). Den resulterande kovalenta N–H bindningen är helt ekvivalent med N–H-bindningarna som finns i aminen.
Tertiära aminer tillsätter också HCl, men när det resulterande saltet värms upp i en sur lösning sönderdelas det, medan R spjälkas av N-atomen:
(C2H5) 3 N+ HCl® [(C2H5) 3 N H]Cl
[(C2H5) 3 N H]Cl® (C2H5) 2 N H + C2H5Cl
När man jämför dessa två reaktioner kan man se att C 2 H 5-gruppen och H, så att säga, byter plats, som ett resultat av detta bildas en sekundär av den tertiära aminen.
Upplösning i vatten fångar aminer en proton på samma sätt, som ett resultat av att OH-joner uppstår i lösningen, vilket motsvarar bildandet av en alkalisk miljö, som kan detekteras med hjälp av konventionella indikatorer.
C2H5 N H2 + H2O® + + OH -
Med bildandet av en donator-acceptorbindning kan aminer tillsätta inte bara HCl, utan även haloalkyler RCl, och en ny N-R-bindning bildas, som också är likvärdig med de befintliga. Om vi tar en tertiär amin som den initiala, får vi ett tetraalkylammoniumsalt (fyra R-grupper på en N-atom):
(C2H5) 3 N+ C2H5I® [(C2H5) 4 N]Jag
Dessa salter, lösas i vatten och några organiska lösningsmedel, dissociera (bryta isär), bilda joner:
[(C2H5) 4 N]I® [(C2H5) 4 N] + + jag –
Sådana lösningar, som alla lösningar som innehåller joner, leder elektricitet. I tetraalkylammoniumsalter kan halogenen ersättas med en HO-grupp:
[(CH 3) 4 N]Cl + AgOH® [(CH3) 4 N]OH + AgCl
Den resulterande tetrametylammoniumhydroxiden är en stark bas som i egenskaper liknar alkalier.
Primära och sekundära aminer interagerar med salpetersyrlighet HON=O, men de reagerar på olika sätt. Från primära aminer primära alkoholer bildas:
C2H5 N H 2 + H N O2® C2H5OH+ N 2+H2O
Till skillnad från primära aminer bildar sekundära aminer gula, svårlösliga nitrosaminer med salpetersyrlighet, föreningar som innehåller >N–N = O-delen:
(C2H5) 2 N H+H N O2® (C2H5) 2 N N\u003d O + H 2 O
Tertiära aminer reagerar inte med salpetersyrlighet vid vanliga temperaturer, så salpetersyrlighet är ett reagens som gör det möjligt att skilja på primära, sekundära och tertiära aminer.
När aminer kondenseras med karboxylsyror bildas syraamider - föreningar med -C(O)N-fragmentet
Kondensationen av aminer med aldehyder och ketoner leder till bildningen av de så kallade Schiff-baserna, föreningar som innehåller -N=C2-delen.
Interaktionen mellan primära aminer och fosgen Cl 2 C=O ger föreningar med gruppen –N=C=O, kallade isocyanater (Fig. 2D, framställning av en förening med två isocyanatgrupper).
Bland aromatiska aminer är anilin (fenylamin) C 6 H 5 NH 2 den mest kända. Det liknar i egenskaper alifatiska aminer, men dess basicitet är mindre uttalad - det bildar inte ett alkaliskt medium i vattenlösningar. Liksom alifatiska aminer kan den bilda ammoniumsalter med starka mineralsyror [C 6 H 5 NH 3] + Cl -. När anilin reagerar med salpetersyrlighet (i närvaro av HCl) bildas en diazoförening som innehåller R–N=N-delen, den erhålls i form av ett joniskt salt som kallas diazoniumsaltet (Fig. 3A). Således är interaktionen med salpetersyrlighet inte densamma som i fallet med alifatiska aminer. Bensenringen i anilin har en reaktivitet som är karakteristisk för aromatiska föreningar ( centimeter. AROMATICITY), vid halogenering, väteatomer in orto- och par-positioner till aminogruppen är substituerade, vilket resulterar i kloraniliner med olika grader av substitution (Fig. 3B). Verkan av svavelsyra leder till sulfonering in par-position till aminogruppen bildas den så kallade sulfanilsyran (Fig. 3B).
Får aminer.
När ammoniak reagerar med haloalkyler, såsom RCl, bildas en blandning av primära, sekundära och tertiära aminer. Den resulterande biprodukten HCl tillsätts till aminerna för att bilda ett ammoniumsalt, men med ett överskott av ammoniak sönderdelas saltet, vilket gör att processen kan genomföras fram till bildandet av kvartära ammoniumsalter (Fig. 4A). Till skillnad från alifatiska haloalkyler reagerar arylhalogenider, till exempel C 6 H 5 Cl, med ammoniak med stor svårighet, syntes är möjlig endast med katalysatorer som innehåller koppar. Inom industrin erhålls alifatiska aminer genom katalytisk interaktion mellan alkoholer och NH3 vid 300–500°C och ett tryck på 1–20 MPa, vilket resulterar i en blandning av primära, sekundära och tertiära aminer (Fig. 4B).
Reaktionen av aldehyder och ketoner med ammoniumsaltet av myrsyra HCOONH4 ger upphov till primära aminer (Fig. 4C), medan reaktionen av aldehyder och ketoner med primära aminer (i närvaro av myrsyra HCOOH) leder till sekundära aminer (Fig. 4C). 4D).
Nitroföreningar (innehållande -NO2-gruppen) bildar primära aminer vid reduktion. Denna metod, föreslagen av N.N. Zinin, används lite för alifatiska föreningar, men är viktig för att erhålla aromatiska aminer och utgjorde basen industriell produktion anilin (fig. 4e).
på vilket sätt separata anslutningar aminer används lite, till exempel används polyetylenpolyamin [-C 2 H 4 NH-] i vardagen n(varunamn PEPA) som härdare för epoxihartser. Den huvudsakliga användningen av aminer är som mellanprodukter vid framställning av olika organiska ämnen. Den ledande rollen tillhör anilin, på grundval av vilken brett utbud anilinfärgämnen, och färgen "specialisering" läggs redan vid erhållandet av själva anilinet. Ultraren anilin utan inblandning av homologer kallas i branschen för "anilin för blå" (vilket betyder färgen på det framtida färgämnet). "Anilin för rött" måste förutom anilin innehålla en blandning orto- och par-toluidin (CH3C6H4NH2).
Alifatiska diaminer är de initiala föreningarna för framställning av polyamider, till exempel nylon (fig. 2), som används i stor utsträckning för tillverkning av fibrer, polymerfilmer samt komponenter och delar inom maskinteknik (polyamidväxlar).
Polyuretaner erhålls från alifatiska diisocyanater (fig. 2), som har ett tekniskt komplex viktiga egenskaper: hög hållfasthet kombinerat med elasticitet och mycket hög nötningsbeständighet (polyuretan skosulor), samt god vidhäftning till ett brett spektrum av material (polyuretanlim). De används ofta i skummad form (polyuretanskum).
På basis av sulfanilsyra (Fig. 3) syntetisera antiinflammatoriska mediciner sulfonamider.
Diazoniumsalter (Fig. 2) används i ljuskänsliga material för ritning, vilket gör det möjligt att få en bild som går förbi det vanliga silverhalogenidfotografiet ( centimeter. LÄTT KOPIERING).
Mikhail Levitsky
Aminer - dessa är derivat av ammoniak (NH 3), i vars molekyl en, två eller tre väteatomer är ersatta av kolväteradikaler.
Beroende på antalet kolväteradikaler som ersätter väteatomer i NH3-molekylen kan alla aminer delas in i tre typer:
Gruppen - NH 2 kallas en aminogrupp. Det finns också aminer som innehåller två, tre eller fler aminogrupper.
Nomenklatur
Ordet "amin" läggs till namnet på organiska rester associerade med kväve, medan grupperna nämns i alfabetisk ordning: CH3NC3H - metylpropylamin, CH3N(C6H5)2 - metyldifenylamin. För högre aminer sammanställs namnet, med kolvätet som bas och prefixet "amino", "diamino", "triamino" läggs till, vilket indikerar kolatomens numeriska index. Trivialnamn används för vissa aminer: C6H5NH2 - anilin (systematiskt namn - fenylamin).
För aminer är kedjeisomerism, funktionell gruppposition isomerism, isomerism mellan typer av aminer möjlig
Fysikaliska egenskaper
Nedre begränsande primära aminer - gasformiga ämnen, luktar ammoniak, löser sig väl i vatten. Aminer med en högre relativ molekylvikt - vätskor eller fasta ämnen, deras löslighet i vatten ökar molekylvikt minskar.
Kemiska egenskaper
Aminer är kemiskt lika ammoniak.
1. Interaktion med vatten - bildandet av substituerade ammoniumhydroxider. Ammoniaklösning i vatten har svaga alkaliska (grundläggande) egenskaper. Anledningen till ammoniakens huvudsakliga egenskaper är närvaron av ett ensamt elektronpar vid kväveatomen, som är involverat i bildandet av en donator-acceptorbindning med en vätejon. Av samma anledning är aminer också svaga baser. Aminer är organiska baser.
2. Interaktion med syror - bildning av salter (neutraliseringsreaktioner). Som bas bildar ammoniak ammoniumsalter med syror. På liknande sätt, när aminer reagerar med syror, bildas substituerade ammoniumsalter. Alkalier, som starkare baser, ersätter ammoniak och aminer från deras salter.
3. Förbränning av aminer. Aminer är brännbara ämnen. Förbränningsprodukterna av aminer, liksom andra kvävehaltiga organiska föreningar, är koldioxid, vatten och fritt kväve.
Alkylering är införandet av en alkylsubstituent i molekylen av en organisk förening. Typiska alkyleringsmedel är alkylhalider, alkener, epoxiföreningar, alkoholer, mer sällan aldehyder, ketoner, etrar, sulfider, diazoalkaner. Alkyleringskatalysatorer är mineralsyror, Lewis-syror och zeoliter.
Acylering. När de upphettas med karboxylsyror, acyleras deras anhydrider, syraklorider eller estrar, primära och sekundära aminer för att bilda N-substituerade amider, föreningar med en -C(O)N-del<:
Reaktionen med anhydrider fortskrider under milda betingelser. Syraklorider reagerar ännu lättare, reaktionen utförs i närvaro av en bas för att binda den bildade HCl.
Primära och sekundära aminer interagerar med salpetersyrlighet på olika sätt. Med hjälp av salpetersyrlighet särskiljs primära, sekundära och tertiära aminer från varandra. Primära alkoholer bildas av primära aminer:
C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 + H2O
Detta frigör gas (kväve). Detta är ett tecken på att det finns primär amin i kolven.
Sekundära aminer bildar gula, svårlösliga nitrosaminer med salpetersyrlighet - föreningar som innehåller >N-N=O-fragmentet:
(C2H5)2NH + HNO2 → (C2H5)2N-N=O + H2O
Sekundära aminer är svåra att missa, den karakteristiska lukten av nitrosodimetylamin sprider sig i hela laboratoriet.
Tertiära aminer löses helt enkelt i salpetersyrlighet vid vanliga temperaturer. Vid upphettning är en reaktion med eliminering av alkylradikaler möjlig.
Hur man får
1. Interaktion mellan alkoholer och ammoniak under upphettning i närvaro av Al 2 0 3 som katalysator.
2. Interaktion av alkylhalider (haloalkaner) med ammoniak. Den resulterande primära aminen kan reagera med överskott av alkylhalogenid och ammoniak för att bilda en sekundär amin. Tertiära aminer kan framställas på liknande sätt
Aminosyror. Klassificering, isomerism, nomenklatur, erhållande. Fysiska och kemiska egenskaper. Amfotära egenskaper, bipolär struktur, isoelektrisk punkt. Polypeptider. Individuella representanter: glycin, alanin, cystein, cystin, a-aminokapronsyra, lysin, glutaminsyra.
Aminosyror- dessa är derivat av kolväten som innehåller aminogrupper (-NH 2) och karboxylgrupper -COOH.
Allmän formel: (NH 2) f R(COOH) n där m och n oftast lika med 1 eller 2. Aminosyror är alltså föreningar med blandade funktioner.
Klassificering
isomeri
Aminosyrors isomerism, såväl som hydroxisyror, beror på isomerismen i kolkedjan och på aminogruppens position i förhållande till karboxylgruppen. (a-, β - och y - aminosyror etc.). Dessutom innehåller alla naturliga aminosyror, förutom aminoättiksyra, asymmetriska kolatomer, så de har optiska isomerer (antipoder). Det finns D- och L-serier av aminosyror. Det bör noteras att alla aminosyror som utgör proteiner tillhör L-serien.
Nomenklatur
Aminosyror har vanligtvis triviala namn (till exempel kallas aminoättiksyra på olika sätt glykokol eller iicin, och aminopropionsyra alanin etc.). Namnet på en aminosyra enligt den systematiska nomenklaturen består av namnet på motsvarande karboxylsyra, som den är ett derivat av, med tillägg av ordet amino- som prefix. Aminogruppens position i kedjan indikeras med siffror.
Hur man får
1. Interaktion av a-halokarboxylsyror med ett överskott av ammoniak. Under loppet av dessa reaktioner ersätts halogenatomen i halokarboxylsyror (för deras framställning, se § 10.4) med en aminogrupp. Vätekloriden som frigörs samtidigt binds av ett överskott av ammoniak till ammoniumklorid.
2. Hydrolys av proteiner. Vid hydrolys av proteiner bildas vanligtvis komplexa blandningar av aminosyror, dock med hjälp av speciella metoder individuella rena aminosyror kan isoleras från dessa blandningar.
Fysikaliska egenskaper
Aminosyror är färglösa kristallina ämnen, lättlösliga i vatten, smältpunkt 230-300°C. Många α-aminosyror har en söt smak.
Kemiska egenskaper
1. Interaktion med baser och syror:
a) som en syra (karboxylgrupp är inblandad).
b) som en bas (aminogrupp är involverad).
2. Interaktion inom molekylen - bildandet av inre salter:
a) monoaminomonokarboxylsyror (neutrala syror). Vattenlösningar av monoaminomonokarboxylsyror är neutrala (pH = 7);
b) monoaminodikarboxylsyror (sura aminosyror). Vattenlösningar av monoaminodikarboxylsyror har pH< 7 (кислая среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + ;
c) diaminomonokarboxylsyror (basiska aminosyror). Vattenlösningar av diaminomonokarboxylsyror har pH > 7 ( alkalisk miljö), eftersom som ett resultat av bildandet av inre salter av dessa syror, uppstår ett överskott av hydroxidjoner OH - i lösningen.
3. Interaktionen av aminosyror med varandra - bildandet av peptider.
4. Interagera med alkoholer för att bilda estrar.
Den isoelektriska punkten för aminosyror som inte innehåller ytterligare NH2- eller COOH-grupper är det aritmetiska medelvärdet mellan två pK-värden: 
för alanin 
.
Den isoelektriska punkten för ett antal andra aminosyror som innehåller ytterligare sura eller basiska grupper (asparagin- och glutaminsyror, lysin, arginin, tyrosin, etc.) beror också på surheten eller basiciteten hos radikalerna i dessa aminosyror. För lysin, till exempel, bör pI beräknas från halva summan av pK"-värdena för α- och ε-NH2-grupper. Sålunda, i pH-intervallet från 4,0 till 9,0, existerar nästan alla aminosyror övervägande i form av zwitterjoner med en protonerad aminogrupp och en dissocierad karboxylgrupp.
Polypeptider innehåller mer än tio aminosyrarester.
Glycin (aminoättiksyra, aminoetansyra) är den enklaste alifatiska aminosyran, den enda aminosyran som inte har optiska isomerer. Empirisk formel C2H5NO2
Alanin (aminopropansyra) är en alifatisk aminosyra. α-alanin är en del av många proteiner, β-alanin är en del av ett antal biologiskt aktiva föreningar. Kemisk formel NH2 -CH -CH3 -COOH. Alanin omvandlas lätt till glukos i levern och vice versa. Denna process kallas glukos-alanincykeln och är en av huvudvägarna för glukoneogenes i levern.
Cystein (α-amino-β-tiopropionsyra; 2-amino-3-sulfanylpropansyra) är en alifatisk svavelinnehållande aminosyra. Optiskt aktiv, finns i form av L- och D-isomerer. L-cystein är en komponent i proteiner och peptider och spelar en viktig roll i bildandet av hudvävnader. Det är viktigt för avgiftningsprocesser. Den empiriska formeln är C3H7NO2S.
Cystin (kemikalie) (3,3 "-ditio-bis-2-aminopropionsyra, dicystein) är en alifatisk svavelhaltig aminosyra, färglösa kristaller, löslig i vatten.
Cystin är en icke-kodande aminosyra som är en produkt av den oxidativa dimeriseringen av cystein, under vilken två tiolgrupper av cystein bildar en disulfidbindning av cystin. Cystin innehåller två aminogrupper och två karboxylgrupper och är en dibasisk diaminosyra. Empirisk formel C6H12N2O4S2
I kroppen finns de främst i sammansättningen av proteiner.
Aminokapronsyra (6-aminohexansyra eller ε-aminokapronsyra) är ett hemostatiskt läkemedel som hämmar omvandlingen av profibrinolysin till fibrinolysin. Äckligt-
formel C6H13NO2.
Lysin (2,6-diaminohexansyra) är en alifatisk aminosyra med uttalade basegenskaper; essentiell aminosyra. Kemisk formel: C6H14N2O2
Lysin är en del av proteiner. Lysin är en essentiell aminosyra som ingår i nästan vilket protein som helst, det är nödvändigt för tillväxt, vävnadsreparation, produktion av antikroppar, hormoner, enzymer, albuminer.
Glutaminsyra (2-aminopentandisyra) är en alifatisk aminosyra. I levande organismer finns glutaminsyra i form av glutamatanjon i proteiner, ett antal lågmolekylära ämnen och i fri form. Glutaminsyra spelar en viktig roll i kvävemetabolismen. Kemisk formel C5H9N1O4
Glutaminsyra är också en neurotransmittoraminosyra, en av de viktiga medlemmarna i den excitatoriska aminosyraklassen. Bindningen av glutamat till specifika receptorer av neuroner leder till excitation av de senare.
Enkla och komplexa proteiner. peptidbindning. Konceptet med den primära, sekundära, tertiära och kvartära strukturen av proteinmolekylen. Typer av bindningar som bestämmer proteinmolekylens rumsliga struktur (väte, disulfid, joniska, hydrofoba interaktioner). Fysikaliska och kemiska egenskaper hos proteiner (utfällning, denaturering, färgreaktioner). isoelektrisk punkt. Värdet av proteiner.
Ekorrar - Dessa är naturliga högmolekylära föreningar (biopolymerer), vars strukturella grund är polypeptidkedjor byggda av α-aminosyrarester.
Enkla proteiner (proteiner) är högmolekylära organiska ämnen som består av alfa-aminosyror sammankopplade i en kedja med en peptidbindning.
Komplexa proteiner (proteider) är tvåkomponentsproteiner som förutom peptidkedjor (ett enkelt protein) innehåller en komponent av icke-aminosyrakaraktär - en protesgrupp.
Peptidbindning - en typ av amidbindning som uppstår under bildandet av proteiner och peptider som ett resultat av interaktionen av α-aminogruppen (-NH2) i en aminosyra med α-karboxylgruppen (-COOH) i en annan aminosyra.
Den primära strukturen är sekvensen av aminosyror i en polypeptidkedja. Viktiga egenskaper hos den primära strukturen är konservativa motiv - kombinationer av aminosyror som spelar en nyckelroll i proteinfunktioner. Konservativa motiv bevaras under arternas utveckling, de gör det ofta möjligt att förutsäga funktionen hos ett okänt protein.
Sekundär struktur - lokal ordning av ett fragment av en polypeptidkedja, stabiliserad av vätebindningar.
Tertiär struktur - den rumsliga strukturen av polypeptidkedjan (en uppsättning rumsliga koordinater för atomerna som utgör proteinet). Strukturellt består den av sekundära strukturelement stabiliserade av olika typer av interaktioner, där hydrofoba interaktioner spelar en viktig roll. I stabiliseringen av den tertiära strukturen delta:
kovalenta bindningar (mellan två cysteinrester - disulfidbroar);
jonbindningar mellan motsatt laddade sidogrupper av aminosyrarester;
vätebindningar;
hydrofila-hydrofoba interaktioner. När den interagerar med omgivande vattenmolekyler "tenderar" proteinmolekylen att krypa ihop sig så att de opolära sidogrupperna av aminosyror isoleras från den vattenhaltiga lösningen; polära hydrofila sidogrupper uppträder på ytan av molekylen.
Kvartär struktur (eller underenhet, domän) - ömsesidigt arrangemang flera polypeptidkedjor som en del av ett enda proteinkomplex. Proteinmolekyler som utgör ett protein med en kvartär struktur bildas separat på ribosomer och bildar först efter slutet av syntesen en gemensam supramolekylär struktur. Ett protein med en kvartär struktur kan innehålla både identiska och olika polypeptidkedjor. Samma typer av interaktioner deltar i stabiliseringen av den kvartära strukturen som i stabiliseringen av den tertiära. Supramolekylära proteinkomplex kan bestå av dussintals molekyler.
Fysikaliska egenskaper
Egenskaperna hos proteiner är lika olika som de funktioner de utför. Vissa proteiner löses i vatten och bildar som regel kolloidala lösningar (till exempel äggvita); andra löses i utspädda saltlösningar; andra är olösliga (till exempel proteiner från integumentära vävnader).
Kemiska egenskaper
I radikalerna av aminosyrarester innehåller proteiner olika funktionella grupper som kan ingå i många reaktioner. Proteiner går in i oxidations-reduktionsreaktioner, förestring, alkylering, nitrering, de kan bilda salter med både syror och baser (proteiner är amfotära).
Till exempel fälls albumin - äggvita - vid en temperatur av 60-70 ° ut från en lösning (koagulerar), vilket förlorar förmågan att lösas upp i vatten.
FÖRELÄSNINGSÄMNE: aminer och aminoalkoholer
Frågor:
generella egenskaper Nyckelord: struktur, klassificering, nomenklatur.
Förvärvsmetoder
enskilda företrädare. Identifieringsmetoder.
Allmänna egenskaper: struktur, klassificering, nomenklatur
Aminer kallas derivat av ammoniak, vars molekyl väteatomer är ersatta av kolväteradikaler.
Klassificering
1– Beroende på antalet substituerade väteatomer i ammoniak, särskiljs aminer:
– primär innehåller en aminogrupp en aminogrupp (–NH 2), allmän formel: R–NH 2 ,
– sekundär innehåller en iminogrupp (–NH),
allmän formel: R1-NH-R2
– tertiär innehåller en kväveatom, den allmänna formeln: R 3 -N
Det finns även kända föreningar med en kvartär kväveatom: kvartär ammoniumhydroxid och dess salter.
2– Beroende på radikalens struktur särskiljs aminer:
– alifatisk (begränsande och omättad)
– alicyklisk
- aromatisk (innehåller en aminogrupp eller sidokedja i kärnan)
- heterocyklisk.
Nomenklatur, aminisomerism
1. Namnen på aminer enligt rationell nomenklatur härleds vanligtvis från namnen på deras ingående kolväteradikaler med tillägg av ändelsen -amin : metylamin CH3-NH2, dimetylamin CH3-NH-CH3, trimetylamin (CH3)3N, propylamin CH3CH2CH2-NH2, fenylamin C6H5-NH2, etc.
2. Enligt IUPAC-nomenklaturen betraktas aminogruppen som en funktionell grupp och dess namn amino sätt före namnet på huvudkedjan:
Aminernas isomerism beror på radikalernas isomerism.
Metoder för att erhålla aminer
Aminer kan erhållas på olika sätt.
A) Effekt på ammoniak av haloalkyler
2NH 3 + CH 3 I -–® CH 3 - NH 2 + NH 4 I
B) Katalytisk hydrogenering av nitrobensen med molekylärt väte:
C 6 H 5 NO 2 -–® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O
nitrobensen kattanilin
C) Erhållande av lägre aminer (С 1 - С 4) genom alkylering med alkoholer:
350°C, Al2O3
R–OH + NH 3 ––––––––––––® R–NH 2 +H 2 O
350°C, Al2O3
2R–OH + NH 3 –––––––––––® R 2 –NH +2H 2 O
350°C, Al2O3
3R–OH + NH 3 ––––––––––––® R 3 –N + 3H 2 O
Fysikaliska egenskaper hos aminer
Metylamin, dimetylamin och trimetylamin är gaser, de mellersta delarna av aminserien är vätskor, de högre är fasta kroppar. Med en ökning av molekylvikten för aminer ökar deras densitet, kokpunkten stiger och lösligheten i vatten minskar. Högre aminer är olösliga i vatten. Lägre aminer har dålig lukt påminner något om lukten av bortskämd fisk. Högre aminer är antingen luktfria eller har en mycket låg lukt. Aromatiska aminer är färglösa vätskor eller fasta ämnen dålig lukt och giftig.
Kemiska egenskaper hos aminer
Det kemiska beteendet hos aminer bestäms av närvaron av en aminogrupp i molekylen. Det yttre skalet av kväveatomen har 5 elektroner. I aminmolekylen, såväl som i ammoniakmolekylen, spenderar kväveatomen tre elektroner på bildningen av tre kovalenta bindningar, och två förblir fria.
Närvaron av ett fritt elektronpar vid kväveatomen gör det möjligt för det att fästa en proton, därför liknar aminer ammoniak, uppvisar grundläggande egenskaper, bildar hydroxider, salter.
Saltbildning. Aminer med syror ger salter, som under inverkan av en stark bas återigen ger fria aminer:
Aminer ger salter även med svag kolsyra:
Liksom ammoniak har aminer grundläggande egenskaper på grund av bindningen av protoner till en svagt dissocierande substituerad ammoniumkatjon:
 |
När en amin löses i vatten förbrukas en del av vattenprotonerna på bildandet av en katjon; sålunda uppstår ett överskott av hydroxidjoner i lösningen, och den har alkaliska egenskaper som är tillräckliga för att färga lackmuslösningar i blå färg och fenolftalein till hallon. Basicitet av aminer gränsrad fluktuerar inom mycket små gränser och ligger nära ammoniakens basicitet.
Effekten av metylgrupper ökar något basiciteten hos metyl- och dimetylamin. I fallet med trimetylamin hindrar metylgrupperna redan solvatiseringen av den resulterande katjonen och minskar dess stabilisering och följaktligen dess basicitet.
Aminsalter bör betraktas som komplexa föreningar. Den centrala atomen i dem är en kväveatom, vars koordinationsnummer är fyra. Väteatomer eller alkyler är bundna till kväveatomen och är belägna i den inre sfären; syraresten ligger i den yttre sfären.
Acylering av aminer. Under verkan av vissa derivat av organiska syror (syrahalogenider, anhydrider, etc.) på primära och sekundära aminer bildas amider:
Sekundära aminer med salpetersyrlighet ger nitrosaminer- gulaktiga vätskor, lätt lösliga i vatten:
Tertiära aminer är resistenta mot verkan av utspädd salpetersyrlighet i kyla (de bildar salter av salpetersyrlighet), under svårare förhållanden spjälkas en av radikalerna och nitrosoamin bildas.
Diaminer
Diaminer spelar en viktig roll i biologiska processer. Som regel är de lättlösliga i vatten, har en karakteristisk lukt, har en stark alkalisk reaktion, interagerar med CO 2 -luft. Diaminer bildar stabila salter med två ekvivalenter syra.
Etylendiamin (1,2-etandiamin) H2NCH2CH2NH2. Det är den enklaste diaminen; kan erhållas genom inverkan av ammoniak på etylenbromid:
Tetrametylendiamin (1,4-butandiamin), eller putrescin, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 och pentametylendiamin (1,5-pentandiamin) NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2, eller kadaverin. De upptäcktes i nedbrytningsprodukter av proteinämnen; bildas under dekarboxyleringen av diaminosyror och benämns ptomäner(från grekiska - lik), de ansågs tidigare som "kadaveriska gifter". Det har nu visat sig att ruttnande proteiners toxicitet inte orsakas av ptomainer, utan av närvaron av andra ämnen.
Putrescin och cadaverine bildas som ett resultat av den vitala aktiviteten hos många mikroorganismer (till exempel orsakande medel för stelkramp och kolera) och svampar; de finns i ost, ergot, flugsvamp, öljäst.
Vissa diaminer används som råmaterial för framställning av polyamidfibrer och plaster. Så från hexametylendiamin NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 erhölls en mycket värdefull syntetisk fiber - nylon-(USA) eller anid(Ryssland).
Aminoalkoholer
Aminoalkoholer- föreningar med blandade funktioner, vars molekyl innehåller amino- och hydroxigrupper.
Aminoetanol(etanolamin) HO-CH2CH2-NH2 eller kolamin.
Etanolamin är en tjock oljig vätska, blandbar med vatten i alla avseenden och har starka alkaliska egenskaper. Tillsammans med monoetanolamin erhålls även dietanolamin och trietanolamin:
Kolin är en del av lecitiner- fettliknande ämnen, mycket vanliga hos djur och växtorganismer, och kan separeras från dem. Kolin är en kristallin, mycket hygroskopisk massa som lätt töms i luften. Den har starka alkaliska egenskaper och bildar lätt salter med syror.
När kolin acyleras med ättiksyraanhydrid, kolinacetat,även kallad acetylkolin:
Acetylkolin spelar en viktig roll biokemisk roll, eftersom det är en mediator (mellanled) som överför excitation från nervreceptorer till muskler.