Амины теория для егэ

Амины – это органические производные аммиака NH₃, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.

R-NH₂,   R₁-NH-R₂,   R₁-N(R₂)-R₃

Строение аминов

Атом азота находится в состоянии sp³-гибридизации, поэтому молекула имеет форму тетраэдра.

Также атом азота в аминах имеет неподелённую электронную пару, поэтому амины проявляют свойства органических оснований.

Классификация аминов

По количеству углеводородных радикалов, связанных с атомом азота, различают первичные, вторичные и третичные амины.

По типу радикалов амины делят на алифатические, ароматические и смешанные.

Амины	Первичные	Вторичные	Третичные
Алифатические	Метиламин CH3-NH2	Диметиламин CH3-NH-CH3	Триметиламин (CH3)3N
Ароматические	Фениламин C6H5-NH2	Дифениламин (C6H5)2NH	Трифениламин (C6H5)3N
Смешанные		Метилфениламин CH3-NH-C6H5	Диметилфениламин (CH3)2N-C6H5

Номенклатура аминов

• Названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов и суффикса амин. Различные радикалы перечисляются в алфавитном порядке.

При наличии одинаковых радикалов используют приставки ди и три.

CH₃-NH₂                   Метиламин                       

СH₃CH₂-NH₂            Этиламин  

CH₃-CH₂-NH-CH₃    Метилэтиламин  

 (CH₃)₂NH                 Диметиламин

• Первичные амины могут быть названы как производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы -NH₂.

В этом случае аминогруппа указывается в названии приставкой  амино-:

1-Аминопропан	1,3-Диаминобутан
CH3-CH2-CH2-NH2	NH2-CH2-CH2-CH(NH2) -CH3

• Для смешанных аминов, содержащих алкильные и ароматические радикалы, за основу названия обычно берется название первого представителя ароматических аминов – анилин.

Например, N-метиланилин:

   Символ N- ставится перед названием алкильного радикала, чтобы показать, что этот радикал связан с атомом азота, а не является заместителем в бензольном кольце.

Изомерия аминов

Для аминов характерна изомерия углеродного скелета, изомерия положения аминогруппы и изомерия различных типов аминов.

Изомерия углеродного скелета

Для   аминов характерна изомерия углеродного скелета (начиная с С₄H₉NH₂).

Например. Формуле С₄Н₉NH₂ соответствуют два амина-изомера углеродного скелета.

Изомерия положения аминогруппы

Для аминов характерна изомерия положения аминогруппы (начиная с С₃H₉N).

Например.Формуле С₄Н₁₁N соответствуют амины положения аминогруппы.

1-Аминобутан (н-бутиламин)	2-Аминобутан (втор-бутиламин)

Изомерия между типами аминов

Например. Формуле  С₃Н₉N соответствуют первичный, вторичный и третичный амины. 

Пропиламин (первичный амин)	Метилэтиламин (вторичный амин)	Триметиламин (третичный амин)

Физические свойства аминов

При обычной температуре низшие алифатические амины CH₃NH₂, (CH₃)₂NH и (CH₃)₃N – газы (с запахом аммиака), средние гомологи – жидкости (с резким рыбным запахом), высшие – твердые вещества без запаха.      

Ароматические амины – бесцветные жидкости с высокой температурой кипения или твердые вещества.

Первичные и вторичные амины образуют слабые межмолекулярные водородные связи:

Это объясняет относительно более высокую температуру кипения аминов по сравнению с алканами с близкой молекулярной массой.

 Амины также способны к образованию водородных связей с водой:

Поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде.

 С увеличением числа и размеров углеводородных радикалов растворимость аминов в воде уменьшается. Ароматические амины в воде не растворяются.

Химические свойства аминов

Аммиак  :NH3	Первичный амин    R–:NH2

Поэтому амины и аммиак обладают свойствами оснований.

1. Основные свойства аминов

Алифатические амины являются более сильными основаниями, чем аммиак, а ароматические — более слабыми.

Это объясняется тем, что радикалы СН₃–, С₂Н₅–  увеличивают электронную плотность на атоме азота:

Это приводит к усилению основных свойств.

Основные свойства аминов возрастают в ряду:

1.1. Взаимодействие с водой

В водном растворе амины обратимо реагируют с водой. Среда водного раствора аминов — слабощелочная:

1.2. Взаимодействие с кислотами

Амины реагируют с кислотами, как минеральными, так и карбоновыми, и аминокислотами, образуя соли (или амиды в случае карбоновых кислот):

При взаимодействии аминов с многоосновными кислотами возможно образование кислых солей:

1.3. Взаимодействие с солями

Амины способны осаждать гидроксиды тяжелых металлов из водных растворов.

Например, при взаимодействии с хлоридом железа (II) образуется осадок гидроксида железа (II):

2. Окисление аминов

Амины сгорают в кислороде, образуя азот, углекислый газ и воду. Например, уравнение сгорания этиламина:

3. Взаимодействие с азотистой кислотой

Первичные алифатические амины при действии азотистой кислоты превращаются в спирты:

Это качественная реакция на первичные амины – выделение азота.

Вторичные амины (алифатические и ароматические) образуют нитрозосоединения — вещества желтого цвета:  

4. Алкилирование аминов

Первичные амины  способны взаимодействовать с галогеналканами с образованием соли вторичного амина:

Из полученной соли щелочью выделяют вторичный амин, который можно далее алкилировать до третичного амина.

Особенности анилина

Анилин С₆H₅-NH₂ – это ароматический амин.

Анилин – бесцветная маслянистая жидкость с характерным запахом. На воздухе окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.  В воде практически не растворяется.

При 18 ^оС  в 100 мл воды растворяется 3,6г анилина. Раствор анилина не изменяет окраску индикаторов.

Видеоопыт изучения среды раствора анилина можно посмотреть здесь.

Для анилина характерны реакции как по аминогруппе, так и по бензольному кольцу.

• Бензольное кольцо уменьшает основные свойства аминогруппы по сравнению алифатическими аминами и даже с аммиаком:

Анилин не реагирует с водой, но реагирует с сильными кислотами, образуя соли:

• Бензольное кольцо в анилине становится более активным в реакциях замещения, чем у бензола.

Реакция с галогенами идёт без катализатора во все три орто- и пара- положения.

Качественная реакция на анилин: реагирует с бромной водой с образованием 2,4,6-триброманилина (белый осадок ↓).

Видеоопыт бромирования анилина можно посмотреть здесь.

Получение аминов

Восстановление нитросоединений

Первичные амины можно получить восстановлением нитросоединений.

• Гидрирование водородом:

• Восстановление сульфидом аммония:

• Алюминий в щелочной среде.

Алюминий реагирует с щелочами с образованием гидроксокомплексов.

В щелочной и нейтральной среде получаются амины.

Восстановлением нитробензола получают анилин.

• Металлами в кислой среде – железом, оловом или цинком в соляной кислоте.

При этом образуются не сами амины, а соли аминов:

Амины из раствора соли  выделяют с помощью щелочи: 

Алкилирование аммиака и аминов

При взаимодействии аммиака с галогеналканами происходит образование соли первичного амина, из которой действием щелочи можно выделить сам первичный амин.

Если проводить реакцию с избытком аммиака, то сразу получится амин, а галогеноводород образует соль с аммиаком:

Гидрирование нитрилов

Таким образом получают первичные амины. Возможно восстановление нитрилов водородом на катализаторе:

.

Соли аминов

• Соли аминов — это  твердые вещества без запаха, хорошо растворимые в воде, но не растворимые в органических растворителях (в отличие от аминов).

• При действии щелочей на соли аминов выделяются свободные амины:

Видеоопыт взаимодействия хлорида диметиламмония с щелочью с образованием диметиламина можно посмотреть здесь.

• Соли аминов вступают в обменные реакции в растворе:

• Взаимодействие с аминами.

Соль амина с более слабыми основными свойствами может реагировать с другим амином, образуя новую соль (более сильные амины вытесняют менее сильные из солей):

Амины — органические соединения, продукты замещения атомов водорода в аммиаке NH₃ различными углеводородными радикалами. Функциональная
группой аминов является аминогруппа — NH₂.

Классификация аминов

По числу углеводородных радикалов амины подразделяются на первичные, вторичные и третичные.

Запомните, что основные свойства аминов выражены тем сильнее, чем больше электронной плотности присутствует на атоме азота. Однако, у третичных аминов три углеводородных радикала создают значительные затруднения для химических реакций.

Таким образом,
у третичных аминов основные свойства выражены слабее, чем у вторичных аминов. Основные свойства возрастают в ряду: третичные амины (слабые основные свойства) → первичные амины → вторичные амины (основные свойства хорошо выражены).

Номенклатура и изомерия аминов

Названия аминов формируются путем добавления суффикса «амин» к названию соответствующего углеводородного радикала: метиламин, этиламин,
пропиламин, изопропиламин, бутиламин и т.д. В случае если радикалов несколько, их перечисляют в алфавитном порядке.

Общая формула предельных аминов C_nH_2n+3N. Атомы углерода находятся в sp₃ гибридизации.

Для аминов характерна структурная изомерия: углеродного скелета, положения функциональной группы и изомерия аминогруппы.

Получение

• Нагревание галогеналканов с аммиаком

В основе этой реакции лежит замещение атома галогена в галогеналканах на аминогруппу, при этом образуются амин и соль аммония.



• Восстановление нитросоединений

При такой реакции нитрогруппа превращается в аминогруппу, образуется вода.



Знаменитой является предложенная в 1842 году Н.Н. Зининым реакция получения аминов восстановления ароматических нитросоединений (анилина
и других). Она возможна в нескольких вариантах, главное, чтобы в начале реакции выделился водород.



• Восстановление амидов

Реакция сопровождается разрушением карбонильной группы и отщеплении ее от молекулы амида в виде воды.



• Восстановление нитрилов

Этим способом в промышленности получают гексаметилендиамин, используемый в изготовлении волокна — нейлон.



• Реакция аммиака со спиртами

В промышленности амины получают реакцией аммиака со спиртами, в ходе которой происходит замещение гидроксогруппы на аминогруппу.



• Реакция галогеналканов с аминами

В ходе реакции галогеналканов с аммиаком, аминами, становится возможным получение первичных, вторичных и третичных аминов.

Химические свойства аминов

• Основные свойства

Как и аммиак, амины обладают основными свойствами, их растворы окрашивают лакмусовую бумажку в синий цвет.

В реакции с водой амины образуют гидроксиды алкиламмония, которые аналогичны гидроксиду аммония. Анилин с водой не реагирует, так как является слабым основанием.



Как основания, амины вступают в реакции с различными кислотами и образуют соли алкиламмония.



• Реакция с азотистой кислотой

Данная реакция помогает различить первичные, вторичные и третичные амины, которые по-разному с ней взаимодействуют.



• Конденсация аминов с альдегидами и кетонами

При конденсации первичных аминов с альдегидами и кетонами получают основания Шиффа, соединения, которые содержат фрагмент «N=C».



• Разложение солей аминов

Соли аминов легко разлагаются щелочами (растворимыми основаниями). В результате образуется исходный амин, соль кислоты и вода.



• Горение аминов

При горении аминов азот чаще всего выделяется в молекулярном виде, так как для реакции азота с кислородом необходима очень высокая
температура. Выделение углекислого газа и воды обыкновенно при горении органических веществ.

4C₂H₅NH₂ + 15O₂ → 8CO₂ + 14H₂O + 2N₂

Амины — органические производные аммиака, в молекуле которого один, два или все три атома водорода замещены углеродным остатком.

Соответственно, обычно выделяют три типа аминов:

Можно также считать, что первичные амины являются производными углеводородов, в молекулах которых атом водорода замещен на функциональную группу $NH^{2—}$, аминогруппу.

Амины, в которых аминогруппа связана непосредственно с ароматическим кольцом, называются ароматическими аминами.

Простейшим представителем этих соединений является аминобензол, или анилин:

Основной отличительной чертой электронного строения аминов является наличие у атома азота, входящего в функциональную группу, неподеленной электронной пары. Это приводит к тому, что амины проявляют свойства оснований.

Существуют ионы, которые являются продуктом формального замещения на углеводородный радикал всех атомов водорода в ионе аммония:

Эти ионы входят в состав солей, похожих на соли аммония. Они называются четвертичными аммонийными солями.

Изомерия и номенклатура

Для аминов характерна структурная изомерия:

— изомерия углеродного скелета:

— изомерия положения функциональной группы:

Первичные, вторичные и третичные амины изомерны друг другу (межклассовая изомерия):

${CH_3-CH_2-CH_2-NH_2}↙{text»первичный амин (пропиламин)»}$

${CH_3-CH_2-NH-CH_3}↙{text»вторичный амин (метилэтиламин)»}$

Как видно из приведенных примеров, для того, чтобы назвать амин, перечисляют заместители, связанные с атомом азота (по порядку старшинства), и добавляют суффикс -амин.

Физические и химические свойства аминов

Физические свойства.

Простейшие амины (метил амин, диметиламин, триметиламин) — газообразные вещества. Остальные низшие амины — жидкости, которые хорошо растворяются в воде. Имеют характерный запах, напоминающий запах аммиака.

Первичные и вторичные амины способны образовывать водородные связи. Это приводит к заметному повышению их температур кипения по сравнению с соединениями, имеющими ту же молекулярную массу, но не способными образовывать водородные связи.

Анилин — маслянистая жидкость, ограниченно растворимая в воде, кипящая при температуре $184°С$.

Химические свойства.

Химические свойства аминов определяются в основном наличием у атома азота неподеленной электронной пары.

1. Амины как основания. Атом азота аминогруппы, подобно атому азота в молекуле аммиака, за счет неподеленной пары электронов может образовывать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму, выступая в роли донора. В связи с этим амины, как и аммиак, способны присоединять катион водорода, т.е. выступать в роли основания:

$NH_3+H^{+}→{NH_4^{+}}↙{text»ион аммония»}$

$CH_3CH_2—NH_2+H^{+}→CH_3—{CH_2—NH_3^{+}}↙{text»ион этиламмония»}$

Известно, что реакция аммиака с водой приводит к образованию гидроксид-ионов:

$NH_3+H_2O⇄NH_3·H_2O⇄NH_4^{+}+OH^{-}$.

Раствор амина в воде имеет щелочную реакцию:

$CH_3CH_2-NH_2+H_2O⇄CH_3-CH_2-NH_3^{+}+OH^{-}$.

Аммиак, реагируя с кислотами, образует соли аммония. Амины также способны вступать в реакцию с кислотами:

$2NH_3+H_2SO_4→{(NH_4)_2SO_4}↙{text»сульфат аммония»}$,

$CH_3—CH_2—NH_2+H_2SO_4→{(CH_3—CH_2—NH_3)_2SO_4}↙{text»сульфат этиламмония»}$.

Основные свойства алифатических аминов выражены сильнее, чем у аммиака. Повышение электронной плотности превращает азот в более сильного донора пары электронов, что повышает его основные свойства:

2. Амины горят на воздухе с образованием углекислого газа, воды и азота:

$4CH_3NH_2+9O_2→4CO_2↑+10H_2O+2N_2↑$

АМИНЫ

       Амины – органические производные аммиака NH3, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы:   

                R-NH2,     R2NH,      R3N

    Простейший представитель – метиламин:

Строение

        Атом азота находится в состоянии sp3-гибридизации, поэтому молекула имеет форму тетраэдра.

        Также атом азота имеет два неспаренных электрона, что обуславливает свойства аминов как органических оснований.

КЛАССИФИКАЦИЯ АМИНОВ.

                  По количеству  и типу радикалов, связанных с атомом азота:

АМИНЫ	Первичные амины	Вторичные амины	Третичные амины
Алифатические	CH3— NH2 Метиламин	(CH3)2NH Диметиламин	(CH3)3N Триметиламин
Ароматические		(C6H5)2NH Дифениламин

НОМЕНКЛАТУРА АМИНОВ.

   1. В большинстве случаев названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов и суффикса амин. Различные радикалы перечисляются в алфавитном порядке. При наличии одинаковых радикалов используют приставки ди и три.

CH3-NH2        Метиламин                        СH3CH2-NH2   Этиламин  

CH3-CH2-NH-CH3   Метилэтиламин         (CH3)2NH    Диметиламин

2. Первичные амины часто называют как производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы -NH2. 

          В этом случае аминогруппа указывается в названии приставкой  амино-:

CH3-CH2-CH2-NH2         1-аминопропан H2N-CH2-CH2-CH(NH2)-CH3      1,3-диаминобутан

      Для смешанных аминов, содержащих алкильные и ароматические радикалы, за основу названия обычно берется название первого представителя ароматических аминов анилин.

       Символ N- ставится перед названием алкильного радикала, чтобы показать, что этот радикал связан с атомом азота, а не является заместителем в бензольном кольце.

ИЗОМЕРИЯ АМИНОВ

1)  углеродного скелета, начиная с С4H9NH2:

СН3-СН2— СН2-СН2 –NH2      н-бутиламин (1-аминобутан)       

CH3-CH- СН2-NH2       изо-бутиламин (1-амин-2-метилпропан)

        │

        СН3       

2) положения аминогруппы, начиная с С3H7NH2:

СН3-СН2— СН2-СН2 –NH2      1-аминобутан (н-бутиламин)       

CH3-CH- СН2-СH3         2-аминобутан (втор-бутиламин)

        │

        NН2     

3)  изомерия между типами аминов – первичный, вторичный, третичный:

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИНОВ.

Первичные и вторичные амины образуют слабые межмолекулярные водородные связи:

 

Это объясняет относительно более высокую температуру кипения аминов по сравнению с алканами с близкой молекулярной массой. Например:

Пропиламин (М=59)       t кип = 49оС

Бутан (М=58)      t кип = -0,5оС

    Третичные амины не образуют ассоциирующих водородных связей (отсутствует группа N–H). Поэтому их температуры кипения ниже, чем у изомерных первичных и вторичных аминов:                  

Триэтиламин     t кип = 89 °С

н-Гексиламин     tкип = 133 °С

 По сравнению со спиртами алифатические амины имеют более низкие температуры кипения, т.к. в спиртах водородная связь более прочная:

Метиламин    t кип = -6 °С

Метанол       t кип = +64,5 °С

            При обычной температуре только низшие алифатические амины CH3NH2, (CH3)2NH и (CH3)3N – газы (с запахом аммиака), средние гомологи – жидкости (с резким рыбным запахом), высшие – твердые вещества без запаха. 

 Ароматические амины – бесцветные высококипящие жидкости или твердые вещества.

Амины способны к образованию водородных связей с водой:

         Поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде.

         С увеличением числа и размеров углеводородных радикалов растворимость аминов в воде уменьшается, т.к. увеличиваются пространственные препятствия образованию водородных связей. Ароматические амины в воде практически не растворяются.

Анилин:  С6H5-NH2 – важнейший из ароматических аминов:

        Он находит широкое применение в качестве полупродукта в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты).

        Анилин — бесцветная маслянистая жидкость с характерным запахом. На воздухе окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.

ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОВ.

1. Первичные амины можно получить восстановлением нитросоединений. а) Гидрирование водородом:    R-NO2 + H2 -t🡪 R-NH2 + H2O б) Восстановление: в щелочной и нейтральной среде получаются амины:           R-NO2 + 3(NH4)2S 🡪 R- NH2 + 3S + 6NH3 +2H2O (реакция Зинина)           R-NO2 + 2Al + 2KOH + 4H2O 🡪 R- NH2 + 2K[Al(OH)4] Восстановлением нитробензола получают анилин. в) в кислой среде (железо, олово или цинк в соляной кислоте) получаются соли аминов:    R-NO2 + 3Fe + 7HCl 🡪 [RNH3+]Cl— + 2H2O +  3FeCl2  Амины из раствора выделяют с помощью щелочи:                               [RNH3+]Cl— +КОН =  H2O + КCl + R- NH2

2. Алкилирование аммиака и аминов. При взаимодействии аммиака с алкилгалогенидами происходит образование соли первичного амина, из которой действием щелочи можно выделить сам первичный амин. Этот амин способен взаимодействовать с новой порцией галогеналкана с образованием вторичного амина: СH3Br + NH3 🡪 [CH3NH3]Br   -(+KOH)🡪 CH3-NH2+ KBr + H2O  первичный амин CH3-NH2 + C2H5Br 🡪 [CH3NH2+]Br—  —(+KOH)🡪 CH3 — NH + KBr + H2O вторичный амин                                               │                                           │                                                C2H5                                     C2H5  Возможно дальнейшее алкилирование до третичного амина.

3.Восстановление нитрилов с образованием первичных аминов: R–CN  +  4[H]      R–CH2NH2     Этим способом в промышленности получают гексаметилендиамин, который используется в производстве полиамидного волокна найлон.

4. Взаимодействие аммиака со спиртами:     R-OH  + NH3  -(t,p)🡪 R –NH2 + H2O

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИНОВ.

        Амины имеют сходное с аммиаком строение и проявляют подобные ему свойства.

Как в аммиаке, так и в аминах атом азота имеет неподеленную пару электронов:

Поэтому амины и аммиак обладают свойствами оснований.

1. Основные свойства.  Будучи производными аммиака, все амины обладают основными свойствами.       Алифатические амины являются более сильными основаниями, чем аммиак, а ароматические — более слабыми. Это объясняется тем, что радикалы СН3-, С2Н5— и др. проявляют положительный индуктивный (+I) эффект и увеличивают электронную плотность на атоме азота:   СН3 → NH2  Это приводит к усилению основных свойств.     Фенильный радикал C6H5— проявляет отрицательный мезомерный (-М) эффект и уменьшает электронную плотность на атоме азота: В водном растворе амины обратимо реагируют с водой, при этом среда становится слабощелочная:     R-NH2 +H2O ⇄[R-NH3]++ OH—

2. Амины реагируют с кислотами, образуя соли:   CH3-NH2 + H2SO4 🡪 [CH3NH3]HSO4                                                                                        C6H5NH2 + HCl 🡪 [C6H5NH3]Cl  Cоли аминов — твердые вещества без запаха, хорошо растворимые в воде, но не растворимые в органических растворителях (в отличие от аминов).  При действии щелочей на соли аминов выделяются свободные амины: [CH3NH3]Cl + NaOH -t🡪 CH3NH2 + NaCl + H2O Соли аминов вступают  в обменные реакции в растворе:                                  [CH3NH3]Cl + AgNO3 -t🡪 [CH3NH3]NO3+ AgCl ↓

3. Амины способны осаждать гидроксиды тяжелых металлов из водных растворов:             2R-NH2 + FeCl2 + 2H2O 🡪 Fe(OH)2↓+ 2[RNH3]Cl

4.  Горение.   Амины сгорают в кислороде, образуя азот, углекислый газ и воду:                                   4 С2Н5NH2 + 15O2 🡪 8CO2 + 2N2 + 14 H2O

5. Реакции с азотистой кислотой. а) Первичные алифатические амины при действии азотистой кислоты превращаются в спирты:  R-NH2 + NaNO2 + HCl 🡪 R-OH +N2 + NaCl + H2O б) Вторичные амины (алифатические и ароматические) дают нитрозосоединения — вещества с характерным запахом:   R2NH + NaNO2 + HCl 🡪 R2N-N=O + NaCl + H2O

Особенности свойств анилина: