Сделай Сам Свою Работу на 5

Номенклатура и изомерия аминов





Федеральное агентство по образованию

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра общей и прикладной химии

АМИНЫ

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Органическая химия»

Волгоград 2011

УДК 547-304.2(076.5)

 

Амины: методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Органическая химия» / сост. Г.В.Чичерина; ВолгГАСУ. — Волгоград, 2011. — 12 с.

Рассмотрены теоретические вопросы по классификации, номенклатуре, изомерии, физическим и химическим свойствам, строению большого класса органических соединений, аминов. В экспериментальной части описаны методики определения основных химических свойств аминов и их производных.

Для студентов специальностей ИЗОС, ЗОСб, ПСК.

Рис. 1. Библиогр. 2 назв.


 

Цель работы: ознакомление с одним из классов органических соединений; особенностями строения и химических свойств аминов и их производных; проведение химических реакций для подтверждения строения и свойств. изучаемых соединений.

 

Введение

 

Аминами называются органические соединения, в состав которых входит аминогруппа -NH2. Амины можно рассматривать как производные углеводородов, образованные в результате замещения атомов водорода в нем на аминогруппу, и как производные аммиака, в молекулах которого один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами. Строение аминов аналогично строению молекулы аммиака, поэтому свойства этих веществ во многом сходны.



Аминынашли широкое применение. Некоторые из них используют при синтезе лекарственных препаратов, красителей, ракетных топлив, средств защиты растений, растворителей. Некоторые являются полупродуктами в производстве ускорителей вулканизации каучука. Высшие амины применяются в лакокрасочной промышленности, они оказались хорошими ингибиторами коррозии стали, алюминия и других металлов. Их вводят в уплотняющие составы, замазки, дорожные покрытия. Они улучшают адгезию материалов к влажным поверхностям. Анилин является исходным продуктом для синтеза многих лекарственных веществ, сульфаниламидных препаратов, анилиноформальдегидных смол и некоторых взрывчатых веществ. Соли третичных аминов, содержащих углеводородные радикалы с большим числом атомов углерода, обладают сильным бактерицидным и бактериостатическим действием. Соли высших аминов приобрели практическое значение как поверхностно-активные вещества. Они получили название «катионных» мыл. В отличие от обычных «анионных» мыл, т.е. натриевых или калиевых солей высших жирных кислот, эти моющие средства не чувствительны к жесткости воды, хорошо мылятся даже в морской воде, и воде богатой кальциевыми солями.



 

Классификация аминов

Амины, как производные аммиака классифицируют следующим образом:

 

1. По числу углеводородных радикалов:

 

а) первичные CH3NH2, C2H5NH2, C6H5NH2

 

б) вторичные CH3NHCH3, C2H5NHCH3, C6H5NHC6H5

 

в) третичные (CH3)3N, (C2H5)3N, C6H5N(CH3)2

 

2. По природе углеводородного радикала:

 

а) алифатические CH3NH2, (CH3)2NH, (CH3)3N

 

б) алициклические H2N-ٱ, H2N-∆

 

в) ароматические C6H5NH2, C6H5CH2NH2

 

3. По числу аминогрупп:

 

а) моноамины CH3NH2, C2H5NH2, C6H5NH2

 

б) диамины H2NCH2CH2NH2, H2N(CH2)6NH2

 

в) три- и полиамины H2NCH2CH2(NH2)CH2NH2

 

Номенклатура и изомерия аминов

 

По рациональной номенклатуре амины рассматриваются как производные аммиака. Название первичных аминов состоит из названий органических радикалов, заместивших атом водорода в аммиаке, и добавления слова «амин».

 

CH3NH2 C2H5NH2 C6H5NH2

Метиламин Этиламин Фениламин

Название вторичных и третичных аминов строится следующим образом. К названию органических остатков, связанных с азотом, добавляют слово «амин», при этом группы упоминают в алфавитном порядке: CH3NHC3Н7 - метилпропиламин, CH3N(С6Н5)2 - метилдифениламин.



По международной номенклатуре амины рассматриваются как производные соответствующих углеводородов. Сначала определяется самая длинная углеводородная цепь, которая нумеруется в зависимости от положения аминогруппы и заместителей углеводородной цепи. Цифрами указывается углеводородный атом, к которому присоединяется аминогруппа, затем называется сам углеводород. Если в составе амина присутствует несколько аминогрупп, то их количество указывается соответствующей приставкой «амино», «диамино», «триамино», указывая числовой индекс атома углерода:

 

2-аминопентан

H2NCH2CH2CH2CH2NH2

1,4-диаминобутан

H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2

1,6-диаминогексан или гексаметилендиамин

Для некоторых аминов используются тривиальные названия: С6Н5NH2 - анилин (систематическое название фениламин).

Изомерия аминов происходит как от изомерии радикалов (собственно изомерия), так и от того, что в молекуле амина может быть несколько различных радикалов (метамерия). Например, диметиламин (CH3)2NH изомерен этиламину C2H5NH2.

 

4. Способы получения аминов.

4.1. Действие галоидных алкилов на аммиак и амины.Подобно образованию солей аммония при взаимодействии аммиака с галоидоводородными кислотами, к аммиаку может присоединяться и галоидный алкил, образуя соль однозамещенного аммония (реакция Гофмана):

CnH2n+1I + NH3 à [CnH2n+1NH3]I

 

Такая соль в ходе реакции частично разлагается непрореагировавшим аммиаком с выделением первичного амина:

 

[CnH2n+1NH3]I +NH3 à CnH2n+1NH2 + NH4I

 

Первичный амин может, в свою очередь, присоединить галоидный алкил, образуя соль двузамещенного аммония:

 

CnH2n+1NH2 + CnH2n+1I à [(CnH2n+1)2NH2]I

 

Из такой соли при дальнейшем действии аммиака может образовываться вторичный амин (CnH2n+1)2NH. Далее аналогичной реакцией можно получить соль трехзамещенного аммония [(CnH2n+1)3NH]I и затем при действии аммиака – третичный амин (CnH2n+1)3N. Третичный амин может присоединить галоидный алкил с образованием соли четырехзамещенного аммонийного основания [(CnH2n+1)4N]I, которая уже аммиаком не разлагается.

Эфиры минеральных кислот реагируют с аммиаком и аминами, подобно галоидным алкилам, например:

 

CH3O-SO2-OCH3 + NH3 à CH3NH2 + HO-SO2-OCH3

4.2. Взаимодействие спиртов с аммиаком. Амины (первичные, вторичные, третичные) могут быть получены пропусканием паров спирта и аммиака при нагревании через оксиды двух - и трехвалентных металлов (чаще всего алюминия и тория) или тонко раздробленные металлы подгруппы железа, играющие роль катализаторов. Таким методом получают амины в промышленности:

 

NH3 + ROH à RNH2 + H2O

RNH2 + ROH à R2NH + H2O

R2NH + ROH à R3N + H2O

 

4.3. Получение из амидов кислот. Действием щелочных гипохлоритов (гипобромитов) или галоидов в щелочной среде на амиды органических кислот образуются первичные амины, содержащие на один атом углерода меньше, чем исходный амид:

 

R-CO-NH2 + NaOCl à R-NH2 + CO2 + NaCl

R-CO-NH2 + Br2 + 4NaOH à R-NH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O

4.4. Получение из азидов кислот. При нагревании азидов кислот выделяется азот и остаток молекулы азида - изоцианат, который перегруппируется в первичный амин:

 

R-CO-N2à R-N=C=O + N2 à R-NH2 + CO2

4.5. Взаимодействие карбоновых кислот с азотистоводородной кислотой. Первичные амины получают при действии азотистоводородной кислоты на карбоновую кислоту в присутствии в качестве катализатора концентрированной серной кислоты (реакция Шмидта):

H2SO4

R-COOH + HN3 à R-NH2 + CO2 +N2

4.6. Омыление эфиров изоциановой кислоты и изонитрилов. Этим способом Ш.А. Вюрц в 1848 году открыл амины. При действии щелочей на эфиры изоциановой кислоты получают первичные амины, а в качестве побочных продуктов – вторичные и третичные амины:

 

C2H5-N=C=O + H2O à C2H5-NH2 + CO2

Омыление изонитрилов под действием кислот также приводит с образованию первичных аминов:

CH3-N=C + 2H2O à CH3-NH2 + HCOOH

4.7. Восстановление азотистых соединений. Первичные амины могут быть получены восстановлением нитросоединений:

CH3NO2 + 6H à CH3NH2 + 2H2O

Ароматические амины можно получить восстановлением, но другой реакцией. Её впервые осуществил Н. Н. Зинин в 1842 году. Действуя на нитробензол сульфидом аммония, он получил анилин:

 

C6H5NO2 + 3(NH4)2S à C6H5NH2 + 6NH3 + 3S + 2H2O

Все другие азотистые органические соединения – нитрилы, оксимы, изонитрилы при восстановлении также дают амины.

 

CH3C≡N + 4H à CH3-CH2-NH2

CH3-CH=NOH + 4H à CH3-CH2-NH2 + H2O

CH3-N=C + 4H à CH3-NH-CH3

 

4.8. Получение аминов восстановительным алкилированием. Альдегиды и кетоны под действием аммиака с одновременным восстановлением водородом превращаются в амины:

OH -H2O 2H

R-CHO + NH3 à [R-CH-NH2] à R-CH=NH à R-CH2-NH2

 

Катализаторами могут быть никель, медно-хромовая смесь. Если вместо аммиака взять первичный или вторичный амин, то получится соответственно вторичный или третичный амин. Таким способом удобно пользоваться для получения аминов из кетонов или высших альдегидов. Реакция с низшими альдегидами протекает сложнее, так как промежуточные амины и основания Шиффа R-CH=N-R’ легко вступают во вторичные реакции.

 

4.9. Реакция Лейкарта. Является особым случаем восстановительного алкилирования, восстановителем служит муравьиная кислота или ее производные, например, формамид:

HCO-NH2 + R-CO-R’ à H2N-CRR’

 

Если вместо кетона взять формальдегид, то образующийся первичный амин может вновь вступить в реакцию вместо формамида и давать вторичные и третичные амины.

4.10. Бактериальные процессы. Амины образуются в небольших количествах при различных бактериальных процессах, например, при гниении органических остатков, содержащих белковые вещества. Простейшие амины найдены также среди продуктов нормальной жизнедеятельности некоторых растений.

 

Физические свойства.

Метиламин, диметиламин и триметиламин – газообразные вещества, остальные низшие амины – жидкости с аммиачным запахом. Подобно аммиаку низшие амины хорошо растворяются в воде, образуя щелочные растворы. По мере возрастания молекулярной массы растворимость в воде ухудшается.

Высшие амины – твердые вещества, нерастворимые в воде, лишенные какого-либо запаха.

Простейший ароматический амин – анилин – бесцветная маслянистая жидкость, мало растворимая в воде, хорошо растворяется в спирте, эфире, бензоле. Вследствие окисления на воздухе он быстро темнеет.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.