-->
|
|
|
Õèìèÿ 10 êëàññ. Ãàáðèåëÿí § 25. ÀìèíûÑòðîåíèå
Ñîîòâåòñòâåííî âûäåëÿþò òðè òèïà àìèíîâ:
Ìîæíî òàêæå ñ÷èòàòü, ÷òî ïåðâè÷íûå àìèíû — ïðîèçâîäíûå óãëåâîäîðîäîâ, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ àòîì âîäîðîäà çàìåù¸í íà ôóíêöèîíàëüíóþ ãðóïïó NH2 — àìèíîãðóïïó (ðèñ. 68).
Ïðîñòåéøèì ïðåäñòàâèòåëåì ýòèõ ñîåäèíåíèé ÿâëÿåòñÿ àìèíîáåíçîë, èëè àíèëèí.
Îñíîâíîé îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé ýëåêòðîííîãî ñòðîåíèÿ àìèíîâ ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ó àòîìà àçîòà, âõîäÿùåãî â ôóíêöèîíàëüíóþ ãðóïïó, íåïîäåë¸ííîé ýëåêòðîííîé ïàðû. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî àìèíû ïðîÿâëÿþò ñâîéñòâà îñíîâàíèé. Ñóùåñòâóþò èîíû, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ïðîäóêòîì ôîðìàëüíîãî çàìåùåíèÿ íà óãëåâîäîðîäíûé ðàäèêàë âñåõ àòîìîâ âîäîðîäà â èîíå àììîíèÿ.
Ýòè èîíû âõîäÿò â ñîñòàâ ñîëåé, ïîõîæèõ íà ñîëè àììîíèÿ. Îíè íàçûâàþòñÿ ÷åòâåðòè÷íûìè àììîíèéíûìè ñîëÿìè. Èçîìåðèÿ è íîìåíêëàòóðàÄëÿ àìèíîâ õàðàêòåðíà ñòðóêòóðíàÿ èçîìåðèÿ:
Ïåðâè÷íûå, âòîðè÷íûå è òðåòè÷íûå àìèíû èçîìåðíû äðóã äðóãó:
Êàê âèäíî èç ïðèâåä¸ííûõ ïðèìåðîâ, ÷òîáû íàçâàòü àìèí, ïåðå÷èñëÿþò çàìåñòèòåëè, ñâÿçàííûå ñ àòîìîì àçîòà (ïî ïîðÿäêó ñòàðøèíñòâà), è äîáàâëÿþò ñóôôèêñ -àìèí. Ïîëó÷åíèåÏîëó÷åíèå àìèíîâ èç ãàëîãåíîïðîèçâîäíûõ:
 ðåçóëüòàòå ýòîé ðåàêöèè îáðàçóåòñÿ ñîëü àìèíà (áðîìèä ýòèëàììîíèÿ), èç êîòîðîé äåéñòâèåì ù¸ëî÷è èëè èçáûòêà àììèàêà ìîæíî âûäåëèòü ïåðâè÷íûé àìèí (ýòèëàìèí):
Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ïîëó÷åííîãî ïåðâè÷íîãî àìèíà ñ ãàëîãåíîïðîèçâîäíûì è ïîñëåäóþùåé îáðàáîòêå ù¸ëî÷üþ ïîëó÷àþò âòîðè÷íûé àìèí (äèýòèëàìèí):
Ïîâòîðåíèå ïðîöåäóðû ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ òðåòè÷íîãî àìèíà:
Òðåòè÷íûé àìèí ìîæåò åù¸ ðàç âñòóïèòü â ðåàêöèþ ñ áðîìýòàíîì. Ïðè ýòîì îáðàçóåòñÿ ÷åòâåðòè÷íàÿ àììîíèéíàÿ ñîëü, îáðàçîâàííàÿ áðîìèä-èîíîì è êàòèîíîì òåòðàýòèëàììîíèÿ:
Ïîëó÷åíèå ïåðâè÷íûõ àìèíîâ âîññòàíîâëåíèåì íèòðîñîåäèíåíèé (àëèôàòè÷åñêèõ è àðîìàòè÷åñêèõ). Âîññòàíîâèòåëü — âîäîðîä «â ìîìåíò âûäåëåíèÿ», êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè, íàïðèìåð, öèíêà ñî ù¸ëî÷üþ èëè æåëåçà ñ ñîëÿíîé êèñëîòîé:
 ïðîìûøëåííîñòè àíèëèí (àìèíîáåíçîë) âàæíåéøåå ñîåäèíåíèå, êîòîðîå ïðèìåíÿþò äëÿ ïîëó÷åíèÿ êðàñèòåëåé, ëåêàðñòâ, ïëàñòìàññ, òàêæå ïîëó÷àþò âîññòàíîâëåíèåì íèòðîáåíçîëà, íàãðåâàÿ â ïðèñóòñòâèè æåëåçà ñ âîäÿíûì ïàðîì:
Ñïîñîá ïîëó÷åíèÿ àíèëèíà èç íèòðîáåíçîëà áûë ïðåäëîæåí ðóññêèì õèìèêîì Í. Í. Çèíèíûì: C6H5NO2 + 3(NH4)2S → C6H5NHsub>2 + 3S↓ + 6NH3↑ + 2H2O.
Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà àìèíîâÏðîñòåéøèå àìèíû (ìåòèëàìèí, äèìåòèëàìèí, òðèìåòèëàìèí) — ãàçîîáðàçíûå âåùåñòâà. Îñòàëüíûå íèçøèå àìèíû — æèäêîñòè, êîòîðûå õîðîøî ðàñòâîðÿþòñÿ â âîäå. Îíè èìåþò õàðàêòåðíûé çàïàõ, íàïîìèíàþùèé çàïàõ àììèàêà. Ïåðâè÷íûå è âòîðè÷íûå àìèíû ñïîñîáíû îáðàçîâûâàòü âîäîðîäíûå ñâÿçè. Ýòî ïðèâîäèò ê çàìåòíîìó ïîâûøåíèþ èõ òåìïåðàòóð êèïåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ òðåòè÷íûìè àìèíàìè, èìåþùèìè òó æå ìîëåêóëÿðíóþ ìàññó, íî íåñïîñîáíûìè îáðàçîâûâàòü âîäîðîäíûå ñâÿçè. Àíèëèí — ìàñëÿíèñòàÿ æèäêîñòü, îãðàíè÷åííî ðàñòâîðèìàÿ â âîäå, êèïÿùàÿ ïðè òåìïåðàòóðå 184 °Ñ. Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà àìèíîâÕèìè÷åñêèå ñâîéñòâà àìèíîâ îïðåäåëÿþòñÿ â îñíîâíîì íàëè÷èåì ó àòîìà àçîòà íåïîäåë¸ííîé ýëåêòðîííîé ïàðû. Àìèíû êàê îñíîâàíèÿ. Àòîì àçîòà àìèíîãðóïïû, ïîäîáíî àòîìó àçîòà â ìîëåêóëå àììèàêà, çà ñ÷¸ò íåïîäåë¸ííîé ïàðû ýëåêòðîíîâ ìîæåò îáðàçîâûâàòü êîâàëåíòíóþ ñâÿçü ïî äîíîðíî-àêöåïòîðíîìó ìåõàíèçìó, âûñòóïàÿ â ðîëè äîíîðà.  ñâÿçè ñ ýòèì àìèíû, êàê è àììèàê, ñïîñîáíû ïðèñîåäèíÿòü êàòèîí âîäîðîäà, ò. å. âûñòóïàòü â ðîëè îñíîâàíèÿ:
Êàê âû óæå çíàåòå èç êóðñà íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè, ðåàêöèÿ àììèàêà ñ âîäîé ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ãèäðîêñèä-èîíîâ:
Ðàñòâîð àììèàêà â âîäå èìååò ùåëî÷íóþ ðåàêöèþ. Ðàñòâîðû àìèíîâ â âîäå òàêæå èìåþò ùåëî÷íóþ ðåàêöèþ:
Àììèàê, ðåàãèðóÿ ñ êèñëîòàìè, îáðàçóåò ñîëè àììîíèÿ. Àìèíû òàêæå ñïîñîáíû âñòóïàòü â ðåàêöèþ ñ êèñëîòàìè:
Îñíî́âíûå ñâîéñòâà àëèôàòè÷åñêèõ àìèíîâ âûðàæåíû ñèëüíåå, ÷åì ó àììèàêà. Ýòî ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì îäíîãî è áîëåå äîíîðíûõ àëêèëüíûõ çàìåñòèòåëåé, ïîëîæèòåëüíûé èíäóêòèâíûé ýôôåêò êîòîðûõ ïîâûøàåò ýëåêòðîííóþ ïëîòíîñòü íà àòîìå àçîòà. Ïîâûøåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè ïðåâðàùàåò àçîò â áîëåå ñèëüíîãî äîíîðà ïàðû ýëåêòðîíîâ, ÷òî ïîâûøàåò îñíîâíûå ñâîéñòâà àìèíà.
Îêèñëåíèå. Àìèíû ãîðÿò íà âîçäóõå ñ îáðàçîâàíèåìóãëåêèñëîãî ãàçà, âîäû è àçîòà: 4CH3NH2 + 9O2 → 4ÑO2 + 10Í2O + 2N2. Ðåàêöèè íóêëåîôèëüíîãî çàìåùåíèÿ. Â ðåàêöèÿõ íóêëåîôèëüíîãî çàìåùåíèÿ àìèíû âñòóïàþò â ðîëè íóêëåîôèëîâ:
Âçàèìîäåéñòâèå ñ êàðáîíîâûìè êèñëîòàìè. Ñ ïðîèçâîäíûìè êàðáîíîâûõ êèñëîò (ñëîæíûìè ýôèðàìè, õëîðàíãèäðèäàìè, àíãèäðèäàìè) àìèíû îáðàçóþò àìèäû — âàæíåéøèé êëàññ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé:
Àìèä — ïðîäóêò çàìåùåíèÿ ãèäðîêñèëà êàðáîêñèëüíîé ãðóïïû íà îñòàòîê àìèíà. Ìîæíî íàïèñàòü ôîðìàëüíóþ ðåàêöèþ ìåæäó êàðáîíîâîé êèñëîòîé è àìèíîì, êîòîðàÿ â ðåçóëüòàòå ïîòåðè ýòèìè âåùåñòâàìè âîäû äà¸ò àìèä:
Ðåàëüíî ïðè âçàèìîäåéñòâèè êàðáîíîâîé êèñëîòû ñ àìèíîì îáðàçóåòñÿ ñîëü àëêèëàììîíèÿ (ýòà ðåàêöèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðèìåðîì îñíîâíûõ ñâîéñòâ àìèíà):
Ïðè íàãðåâàíèè àììîíèåâîé ñîëè êàðáîíîâîé êèñëîòû ïðîèñõîäèò äåãèäðàòàöèÿ è îáðàçóåòñÿ àìèä:
 ñëó÷àå àðîìàòè÷åñêèõ àìèíîâ àìèíîãðóïïà è áåíçîëüíîå êîëüöî îêàçûâàþò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå äðóã íà äðóãà. Àìèíîãðóïïà — îðèåíòàíò I ðîäà. Àìèíîãðóïïà îáëàäàåò îòðèöàòåëüíûì èíäóêòèâíûì ýôôåêòîì è âûðàæåííûì ïîëîæèòåëüíûì ìåçîìåðíûì ýôôåêòîì (ñì. § 9 è 14). Òàêèì îáðàçîì, ðåàêöèè ýëåêòðîôèëüíîãî çàìåùåíèÿ (áðîìèðîâàíèå, íèòðîâàíèå) áóäóò ïðèâîäèòü ê îðòî- è ïàðà-çàìåù¸ííûì ïðîäóêòàì:
Îáðàòèì âíèìàíèå, ÷òî, â îòëè÷èå îò áåíçîëà, êîòîðûé áðîìèðóåòñÿ òîëüêî â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà — áðîìèäà æåëåçà (III), àíèëèí ñïîñîáåí ðåàãèðîâàòü ñ áðîìíîé âîäîé. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî àìèíîãðóïïà, ïîâûøàÿ ýëåêòðîííóþ ïëîòíîñòü â áåíçîëüíîì êîëüöå (âñïîìíèòå àíàëîãè÷íîå âëèÿíèå çàìåñòèòåëåé â ìîëåêóëàõ òîëóîëà è ôåíîëà), àêòèâèçèðóåò àðîìàòè÷åñêóþ ñèñòåìó â ðåàêöèÿõ ýëåêòðîôèëüíîãî çàìåùåíèÿ. Êðîìå òîãî, àíèëèí, â îòëè÷èå îò áåíçîëà, íåìíîãî ðàñòâîðèì â âîäå. Ñîïðÿæåíèå π -ñèñòåìû áåíçîëüíîãî êîëüöà ñ íåïîäåë¸ííîé ýëåêòðîííîé ïàðîé àìèíîãðóïïû ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî àíèëèí ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííî áîëåå ñëàáûì îñíîâàíèåì, ÷åì àëèôàòè÷åñêèå àìèíû.
Ïðèìåíåíèå àìèíîâÀìèíû øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ëåêàðñòâ, ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ. Àíèëèí — âàæíåéøåå ñîåäèíåíèå äàííîãî êëàññà (ðèñ. 69), êîòîðîå èñïîëüçóþò äëÿ ïðîèçâîäñòâà àíèëèíîâûõ êðàñèòåëåé, ëåêàðñòâ (ñóëüôàíèëàìèäíûõ ïðåïàðàòîâ), ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ (àíèëèíîôîðìàëüäåãèäíûõ ñìîë).
1. Ïðèâåäèòå ïî òðè ñòðóêòóðíûå ôîðìóëû ïåðâè÷íûõ, âòîðè÷íûõ è òðåòè÷íûõ àìèíîâ. Íàçîâèòå èõ. 2. Ñîñòàâüòå ñòðóêòóðíûå ôîðìóëû èçîìåðîâ ïðîïèëýòèëàìèíà. Ê êàêèì òèïàì îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé îòíîñÿòñÿ ýòè âåùåñòâà? Äàéòå èõ íàçâàíèÿ. 3. Êàê âëèÿåò ñïîñîáíîñòü îáðàçîâûâàòü âîäîðîäíûå ñâÿçè íà ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà àìèíîâ? 4. Íàéäèòå ìàññó 19,6%-ãî ðàñòâîðà ñåðíîé êèñëîòû, ñïîñîáíîãî ïðîðåàãèðîâàòü ñ 11,2 ë ìåòèëàìèíà (í. ó.) ñ îáðàçîâàíèåì ñðåäíåé ñîëè.
5. Ñîñòàâüòå ñõåìó ïîëó÷åíèÿ äèýòèëàìèíà èç ýòåíà è íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Çàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé. 6. Îáúÿñíèòå, ïî÷åìó îñíîâíûå ñâîéñòâà àíèëèíà âûðàæåíû ñëàáåå, ÷åì ó àììèàêà è àëèôàòè÷åñêèõ àìèíîâ. 7. Ïðè äîáàâëåíèè ê áðîìíîé âîäå àíèëèíà âûïàäàåò áåëûé îñàäîê. Îáúÿñíèòå èçìåíåíèÿ è ïðèâåäèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé. 8. ×åðåç ñìåñü àíèëèíà, áåíçîëà è ôåíîëà ìàññîé 100 ã ïðîïóñòèëè ñóõîé õëîðîâîäîðîä. Ïðè ýòîì îáðàçîâàëîñü 51,8 ã îñàäêà, êîòîðûé îòôèëüòðîâàëè. Ôèëüòðàò îáðàáîòàëè áðîìíîé âîäîé, ïðè ýòîì ïîëó÷èëè 19,9 ã îñàäêà. Îïðåäåëèòå ìàññîâûå äîëè âåùåñòâ â èñõîäíîé ñìåñè.
9. Ê 7 ë ñìåñè, ñîñòîÿùåé èç óãëåêèñëîãî ãàçà è ìåòèëàìèíà, äîáàâèëè 5 ë áðîìîâîäîðîäà, ïîñëå ÷åãî ïëîòíîñòü ãàçîâîé ñìåñè ïî âîçäóõó ñòàëà 1,942. Âû÷èñëèòå îáú¸ìíûå äîëè ãàçîâ â èñõîäíîé ñìåñè.
10. Ïðèâåäèòå ïðèìåð ðåàêöèè íóêëåîôèëüíîãî çàìåùåíèÿ ñ ó÷àñòèåì ïåðâè÷íîãî è âòîðè÷íîãî àìèíîâ. 11. Íàéäèòå â Èíòåðíåòå è ïåðåíåñèòå íà ñâîé êîìïüþòåð áåñïëàòíóþ ïðîãðàììó ñîçäàíèÿ ÇÁ-ìîäåëåé ìîëåêóë. Ïîñòðîéòå îáú¸ìíûå ìîäåëè ìîëåêóë ìåòèëàìèíà è àíèëèíà. Èçó÷èòå ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïîëîæåíèå àòîìîâ è ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï. Íà îñíîâàíèè ãåîìåòðèè ìîëåêóë ñäåëàéòå ïðåäïîëîæåíèå î òèïå ãèáðèäèçàöèè îðáèòàëåé àòîìà àçîòà â àëèôàòè÷åñêèõ è àðîìàòè÷åñêèõ àìèíàõ. 12. Ïîäãîòîâüòå ñîîáùåíèå î æèçíè è íàó÷íîé äåÿòåëüíîñòè Í. Í. Çèíèíà, èñïîëüçóÿ ðåñóðñû Èíòåðíåòà.
|
|
|