Реферат: Алифатические амины
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Амины
- производные аммиака, в которых атомы водорода замещены на углеводородные радикалы. Амины классифицируют по числу атомов водорода, замещенных на углеводородные радикалы. Различают первичные
R
-
NH
2
, вторичные
R
2
-
NH
и третичные
R
3
-
N
амины.
Известны и соединения с четвертичным атомом азота - соли аммония
- R
4
N
+
X
-
. В этом случае азот несет положительный заряд.
В зависимости от типа радикала различают алифатические
и ароматические
амины:
CH 3
NH 2
CH 3
CH 2
NH 2
CH 2
=CH-CH 2
-NH 2
С
6
H 5
-NH 2
Амины жирного ряда (алифатические амины)
Изомерия в ряду алифатических аминов связана с изомерией углеводородного радикала и количеством заместителей у атома азота.
Многие амины имеют тривиальные названия. По рациональной номенклатуре названия аминов образуются из названий углеводородных остатков, связанных с атомом азота и окончания - амин
:
(CH 3
) 2
CH-NH 2
(CH 3
) 2
CHCH 2
-NH 2
CH 3
-NH-CH 2
CH 3
изопропиламин изобутиламин метилэтиламин
По номенклатуре IUPAC
для простых аминов используют рациональные названия. По правилам IUPAC
к названию углеводородного радикала добавляют окончание - амин
. Углеводородная цепь начинается с атома углерода, соединенного с аминогруппой: CH
3
CH
2
CH
2
CH
-
NH
-
CH
3
1-метилбутиламин. При наличии других функциональных групп аминогруппа обозначается приставкой: NH
2
-
CH
2
CH
2
-
OH
– 2-аминоэтанол.
Способы получения алифатических аминов
При нагревании галогеналканов со спиртовым раствором аммиака в запаянных трубках образуется смесь соединений. При взаимодействии аммиака с галогеналканами образуются первичные алкиламины. Моноалкиламины являются более сильными нуклеофилами, чем аммиак; они будут дальше реагировать с галогеналканом, давая значительные количества вторичных и третичных аминов и даже четвертичные соли аммония:
Аммонолиз галогенпроизводных относится к реакциям нуклеофильного замещения. В частности, реакция CH
3
CH
2
Cl
+
NH
3
протекает по механизму:
Поэтому первичные амины получают обычно другими способами.
Состоит в замещении атомов водорода в аммиаке или амине на алкильные группы. Это важнейший способ синтеза аминов:
CH
3
OH
+
NH
3
®
CH
3
NH
2
+
H
2
O
Аммонолиз спиртов реализован в значительных масштабах для синтеза низших алифатических аминов (метил- и этиламины). Они применяются в качестве топлива для жидкостных ракетных двигателей и как промежуточные продукты органического синтеза (получение других аминов, диметилгидразина, анионоообменных смол и анионоактивных веществ, пестицидов, карбаматов и дитиокарбаматов).
Синтез Габриэля позволяет получать первичные амины, свободные от более высокоалкилированных продуктов. Алкилирование фталимида калия по механизму S N
2
дает N
-алкилфталимид, который можно легко гидролизовать до соответствующего амина:
Фталимид получают при нагревании фталевого ангидрида с аммиаком:
Фталимид обладает кислотными свойствами из-за делокализации отрицательного заряда имид-аниона на двух ацильных атомах кислорода. Он теряет протон, связанный с азотом, при взаимодействии с основанием типа гидроксида калия. В результате этой реакции образуется фталимид-ион – анион, который стабилизируется:
4. Восстановительное аминирование карбонильных соединений
Многие карбонильные соединения превращаются в амины в процессе восстановления в присутствии аммиака. Восстановление осуществляется либо каталитическим гидрированием, либо с помощью цианборгидрида натрия NaBH
3
CN
. Механизм этой реакции включает две важные стадии: образование имина и восстановление имина в амин:
R-COH + NH 3
«
RH-C=NH + H 2
O
®
RH 2
-C-NH 2
CH 3
(CH 2
) 5
CHO + NH 3
®
CH 3
(CH 2
) 6
-NH 2
Если вместо аммиака использовать первичный амин, то продуктом реакции будет вторичный амин.
5. Восстановление нитроалканов, оксимов, нитрилов, амидов
Азотсодержащие соединения (нитроалканы, оксимы, амиды, нитрилы и изонитрилы) под действием водорода или других восстановителей дают либо первичные амины, либо вторичные, либо их смесь:
R-NO 2
+ 3 H 2
®
R-NH 2
+ 2 H 2
O
3. Расщепление амидов кислот ( перегруппировка Гофмана
).
Амиды алифатических и ароматических карбоновых кислот реагируют со щелочными растворами иода, брома или хлора с образованием первичных аминов. Это так называемая гипогалогенитная реакция Гофмана позволяет не только синтезировать первичные амины, но и укорачивать углеродную цепь на один атом.
Br 2
+ H 2
O + RC(O)NH 2
+ 2 OH -
®
R-NH 2
+ CO 2
+ 2 H 2
O + 2 Br -
Сначала из стабилизированного резонансом амид-иона образуется N-галогензамещенный амид (здесь N
-
бромамид), который в щелочном растворе неустойчив и превращается в изоцианат
.
Изоцианаты, так же как их углеродные аналоги (кетены), быстро реагируют с водой. Продукт гидратации, карбаминовая
кислота
, легко декарбоксилируется с образованием амина.
Хлорангидриды кислот, взаимодействуя с азидом натрия NaN
3
, дают ацилазиды
(азиды кислот), которые при нагревании превращаются в изоцианаты:
Превращение ацилазидов в изоцианаты, как показано ниже, представляет собой согласованный процесс. Эта реакция носит название перегруппировки Курциуса
:
Затем изоцианаты реагируют с водой и образуются амины:
Первичные и вторичные амины способны образовывать межмолекулярные водородные связи. Поэтому амины имеют более высокие температуры кипения, чем неполярные соединения с той же молекулярной массой. Спирты и карбоновые кислоты образуют более прочные водородные связи, чем амины. Поскольку третичные амины не содержат водородных атомов при атоме азота, они не образуют водородных связей.
Низкомолекулярные амины смешиваются с водой в любых соотношениях.
Алифатические амины. Ароматические амины
R
-
NH
2
+
HCl
®
R
-
NH
3
+
Cl
-
Эти соли при взаимодействии с водными растворами оснований выделяют амины.
Основность аминов определяется легкостью, с которой амин отщепляет протон от воды.
2. Алкилирование аминов галогеналканами
- см. Лекцию №31. На последней стадии образуются четвертичные соли аммония
- четыре органических группы ковалентно связаны с азотом, положительный заряд уравновешен наличием отрицательного иона:
2 RN +
X -
+ Ag 2
O + HOH
®
2 AgX
¯
+ OH -
+ 2 RNOH
«
R 4
N +
Четвертичные аммониевые основания (белые кристаллические вещества) по основности сопоставимы с NaOH
,
KOH
.
4. Ацилирование аминов (получение амидов)
.
Первичные и вторичные амины реагируют с ангидридами и галогенангидридами кислот с образованием амидов
:
CH 3
CH 2
NH 2
+ CH 3
COCl
®
CH 3
CO-NH-CH 2
CH 3
+ HCl
(CH 3
) 2
NH + (CH 3
CO) 2
O
®
(CH 3
) 2
N-COCH 3
+ CH 3
COOH
Замещенные амиды называют как производные незамещенных амидов карбоновых кислот.
Образующаяся в ходе реакции кислота связывает эквивалентное количество непрореагировавшего амина. Такой метод становится неэкономичным, если амин трудно синтезировать или он представляет собой дорогостоящий реактив. Поэтому амины часто ацилируют по реакции Шоттен-Баумана
, которая заключается во взаимодействии амина и ацилирующего агента в присутствии водного раствора едкого натра:
(CH 3
) 2
C-CH 2
-COCl + R 2
-NH + OH-
®
(CH 3
) 2
C-CH 2
-CO-N-R 2
+ HCl
Ароматические амины могут быть первичными
ArNH
2
(анилин, толуидины), вторичными
Ar
2
NH
(дифениламин), и третичными
Ar
3
N
(трифениламин).
Способы получения ароматических аминов
1. Восстановление нитросоединений ( реакция Зинина
).
В качестве восстановителей используются железо и соляная или серная кислота, олово и соляная кислота, сероводород и сернистые щелочи, гидросульфиты, водород в присутствии катализаторов. Восстановление также можно осуществить электролитически.
Ar
-
NO
2
+ 2
H
2
®
Ar
-
NH
2
+ 2
H
2
O
В зависимости от характера среды восстановление идет разными путями. В кислой среде в качестве промежуточных продуктов образуются нитрозосоединения и производные гидроксиламина. Последние могут быть получены как конечные продукты при восстановлении в нейтральной среде. В щелочной среде процесс идет более сложно. Вслед за нитрозосоединениями получаются азоксисоединения, затем азосоединения, гидразосоединения и, наконец, амины.
2. Аммонолиз арилгалогенидов (алкилирование аммиака арилгалогенидами)
.
Ароматические амины получают из арилгалогенидов и аммиака:
ArCl
+ 2
NH
3
®
Ar
-
NH
2
+
NH
4
Cl
Вследствие малой подвижности галогена реакцию приходится вести при высоких давлениях и температурах в присутствии катализаторов - меди и ее солей. Только в тех случаях, когда в о
- или п
-положении к галогену находится сильно электроотрицательные группы, например, нитрогруппа, галоген легко замещается на аминогруппу.
Ароматические амины могут также быть получены из кислот через амиды по реакции Гофмана (см. Лекцию№31).
4. Получение вторичных ароматических аминов
.
Ароматические вторичные амины получают нагреванием ароматических аминов с их солями:
Ar-NH 2
+ Ar-NH 2
×
HCl
®
Ar 2
NH + NH 4
Cl
Вторичные жирноароматические амины получают алкилированием первичных ароматических аминов галогенпроизводными или спиртами.
Третичные ароматические амины получают алкилированием или арилированием первичных или вторичных аминов:
C 6
H 5
-NH 2
+ 2 CH 3
OH
®
C 6
H 5
-N(CH 3
) 2
+ 2 H 2
O
Менее доступные третичные ароматические амины получают нагреванием вторичных аминов с арилиодидами в присутствии медного порошка:
(C 6
H 5
) 2
-NH + C 6
H 5
J
®
(C 6
H 5
) 3
N + HJ
Химические свойства ароматических аминов
Ароматические амины имеют менее выраженный основный характер, чем алифатические. Так, К
b
метиламина составляет 4,4×10 -5
, тогда как для анилина К
b
=3,8×10 -10
. Уменьшение основности анилина по сравнению с алифатическими аминами объясняется взаимодействием неподеленной пары электронов азота с электронами ароматического ядра - их сопряжением. Сопряжение уменьшает способность неподеленной электронной пары присоединять протон.
Присутствие электроноакцепторных групп в ядре уменьшает основность. Например, константа основности для о
-, м
- и п
-нитроанилинов составляет соответственно 1×10 -14
, 4×10 -12
и 1×10 -12
.. Ведение второго ароматического ядра также заметно уменьшает основность (для дифениламина K b
=7,6×10 -14
). Дифениламин образует сильно гидролизующиеся в растворах соли только с сильными кислотами. Трифениламин основными свойствами практически не обладает.
С другой стороны, введение алкильных групп (электронодонорные группы) увеличивает основность ( K b
N-метиланилина и N,N-диметиланилина равны соответственно 7,1×10 -10
и 1,1×10 -9
1. Алкилирование ароматических аминов
.
Ароматические амины способны замещать водород аминогруппы на алкилы. Эта реакция приводит ко вторичным и третичным аминам:
C
6
H
5
NH
2
+
CH
3
J
®
C
6
H
5
NH
-
CH
3
+
CH
3
J
®
C
6
H
5
N
-(
CH
3
) 2
Алкилирование ведут спиртами или хлоралканами, в качестве катализаторов используют соли одновалентной меди в виде аммиачных комплексов. Важно, что процесс N
-
алкилирования является последовательно-параллельным, обусловленный тем, что образовавшийся амин, в свою очередь, способен реагировать с алкилирующим агентом. Состав продуктов зависит от соотношения реагентов.
2. Ацилирование ароматических аминов
.
При действии ацилирующих агентов (кислоты, ангидриды, хлорангидриды) водородные атомы аминогруппы замещаются на ацильные остатки.
C 6
H 5
NH 2
+ (CH 3
CO) 2
O
®
C 6
H 5
NHCO-CH 3
+ CH 3
COOH
C 6
H 5
NH 2
+ CH 3
COOH
®
C 6
H 5
NH 2
×
HOCOCH 3
®
C 6
H 5
NHCO-CH 3
+ H 2
O
Ацильные производные не обладают основными свойствами. Они обладают устойчивостью к окислителям и потому используются в качестве промежуточных веществ в реакциях аминов в присутствии окислителей (например, нитрование).
3. Синтез азометинов (оснований Шиффа
).
При слабом нагревании ароматических первичных аминов с ароматическими альдегидами легко образуются так называемые основания Шиффа
или азометины
:
C 6
H 5
NH 2
+ C 6
H 5
COH
®
C 6
H 5
N=CH-C 6
H 5
+ H 2
O
Под действием разбавленных кислот основания Шиффа гидролизуются до альдегида и амина.
4. Реакции аминов с азотистой кислотой
.
Азотистая кислота HONO
неустойчива, но ее водный раствор можно получить, растворив нитрит натрия, при охлаждении в разбавленной кислоте, например, соляной.
Первичные алифатические амины
реагируют с холодным водным раствором азотистой кислоты с образованием алкилдиазониевых солей
, при разложении которых образуется смесь разнообразных продуктов:
CH 3
CH 2
CH 2
-NH 2
+ HONO
®
[CH 3
CH 2
CH 2
N 2
+
]
®
[CH 3
CH 2
CH 2
+
] + H 2
O
®
CH 3
CH 2
CH 2
-OH + CH 3
CH(OH)CH 3
+ CH 3
CH=CH 2
+ (CH 2
) 3
Вторичные алифатические амины
реагируют с азотистой кислотой с образованием N
-нитрозоаминов
желтого цвета. Эти соединения, амиды азотистой кислоты, являются очень слабыми основаниями.
(
CH
3
) 2
NH
+ [
HONO
]
®
(
CH
3
) 2
N
-
N
=
O
N
-нитрозодиметиламин (канцероген!)
При взаимодействии третичных алкиламинов с азотистой кислотой образуются сложные смеси.
Важнейшие представители ароматических аминов
Анилин
впервые был получен в результате перегонки индиго с известью (1826г.). В 1842 г. его получил Зинин восстановлением нитробензола. В незначительных количествах содержится в каменноугольной смоле. В промышленности получают из нитробензола каталитическим гидрированием с медным катализатором в газовой фазе. Анилин в больших количествах идет на получение красителей, циклогексиламина, капролактама, пестицидов и др.
п
-Толуидин
широко применяется в производстве красителей, особенно фуксина.
N
,
N
-диметиланилин
применяется в производстве красителей и взрывчатых веществ.
Название: Алифатические амины
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат
Добавлен 08:04:35 20 февраля 2009 Похожие работы
Просмотров: 3320
Комментариев: 15
Оценило: 4 человек
Средний балл: 4.8
Оценка: неизвестно Скачать
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Реферат: Алифатические амины
Муниципальная Собственность Курсовая Работа
Дипломная работа по теме Международные отношения в Средние века (Западная Европа): проблемы истории и теории
Налоговый Учет В Упрощенной Системе Налогообложения Курсовая
Контрольная Работа 6 7 Класс Мордкович
Гост Дипломный Проект
Актуальные Проблемы Психодиагностики Реферат
Бухгалтерская Запись По Отражению Отрицательной Курсовой Разницы
Общая Характеристика Римского Вещного Права Реферат
Входная Контрольная Работа Английский 3 Класс
Влияние оборотных средств на эффективность сельскохозяйственного производства
Контрольная работа по теме Русь в период феодальной раздробленности. Реформы М.С. Горбачева
Курсовая работа по теме Методы отбора, изучения, оценки и подготовки кадров государственной службы
Решетников Сочинение
Бизнес План Фирмы Реферат
Реферат: Бихевиористские концепции религии
Курсовая работа по теме Теплотехнические расчеты горения топлива
Дипломная работа по теме Особливості функціонування та відтворення у перекладі різних типів лексики на матеріалі навчальної статті гуманітарного профілю
Помощь Пациенту При Ходьбе Профилактика Падений Реферат
Дипломная Работа На Тему Проект Реконструкции Атс-62/69 Г. Алматы С Заменой Атсдш На Цифровую Атс
Реферат: Проектирование Цифрового устройства
Реферат: Флотоводец Михаил Петрович Лазарев
Доклад: Что такое пол?
Топик: Problems of the youth (friendship, love, conflicts)