VORTRAGSTHEMA: Amine und Aminoalkohole
Fragen:
allgemeine Charakteristiken Schlüsselwörter: Struktur, Klassifikation, Nomenklatur.
Erwerbsmethoden
Chemische Eigenschaften
einzelne Vertreter. Identifizierungsmethoden.
Allgemeine Merkmale: Struktur, Klassifikation, Nomenklatur
Amine werden Derivate des Ammoniaks genannt, dessen Molekül Wasserstoffatome durch Kohlenwasserstoffreste ersetzt.
Einstufung
1– Abhängig von der Anzahl der substituierten Wasserstoffatome von Ammoniak unterscheidet man Amine:
– primär eine Aminogruppe enthalten eine Aminogruppe (–NH 2), allgemeine Formel: R–NH 2,
– zweitrangig eine Iminogruppe (–NH) enthalten,
allgemeine Formel: R 1 -NH - R 2
– Tertiär- ein Stickstoffatom enthalten, der allgemeinen Formel: R 3 -N
Bekannt sind auch Verbindungen mit einem quartären Stickstoffatom: quartäres Ammoniumhydroxid und seine Salze.
2– Je nach Struktur des Radikals unterscheidet man Amine:
– aliphatisch (limitierend und ungesättigt)
– alicyclisch
- aromatisch (mit einer Aminogruppe oder Seitenkette im Kern)
- heterocyclisch.
Nomenklatur, Aminisomerie
1. Die Namen von Aminen nach rationaler Nomenklatur leiten sich üblicherweise aus den Namen ihrer konstituierenden Kohlenwasserstoffreste mit Zusatz der Endung ab -Amin : Methylamin CH 3 -NH 2, Dimethylamin CH 3 -NH-CH 3, Trimethylamin (CH 3) 3 N, Propylamin CH 3 CH 2 CH 2 -NH 2, Phenylamin C 6 H 5 - NH 2 usw.
2. Gemäß der IUPAC-Nomenklatur wird die Aminogruppe als funktionelle Gruppe und ihr Name betrachtet Amino vor den Namen der Hauptkette setzen:
Die Isomerie von Aminen hängt von der Isomerie von Radikalen ab.
Verfahren zur Gewinnung von Aminen
Amine können auf verschiedenen Wegen erhalten werden.
A) Wirkung von Halogenalkylen auf Ammoniak
2NH 3 + CH 3 I -–® CH 3 - NH 2 + NH 4 I
B) Katalytische Hydrierung von Nitrobenzol mit molekularem Wasserstoff:
C 6 H 5 NO 2 -–® C 6 H 5 NH 2 + H 2 O
Nitrobenzol cat Anilin
C) Erhalt niederer Amine (С 1 -С 4) durch Alkylierung mit Alkoholen:
350 0 C, Al 2 O 3
R–OH + NH 3 –––––––––––® R–NH 2 +H 2 O
350 0 C, Al 2 O 3
2R–OH + NH 3 –––––––––––® R 2 –NH +2H 2 O
350 0 C, Al 2 O 3
3R–OH + NH 3 –––––––––––® R 3 –N + 3H 2 O
Physikalische Eigenschaften von Aminen
Methylamin, Dimethylamin und Trimethylamin sind Gase, die mittleren Vertreter der Aminreihe sind Flüssigkeiten, die höheren sind es feste Körper. Mit der Erhöhung Molekulargewicht Amine nehmen ihre Dichte zu, der Siedepunkt steigt und die Wasserlöslichkeit nimmt ab. Höhere Amine sind in Wasser unlöslich. Niedere Amine haben einen unangenehmen Geruch, der etwas an den Geruch von verdorbenem Fisch erinnert. Höhere Amine sind entweder geruchlos oder haben einen sehr geringen Geruch. Aromatische Amine sind farblose Flüssigkeiten bzw Feststoffe, die einen unangenehmen Geruch haben und giftig sind.
Chemische Eigenschaften von Aminen
Das chemische Verhalten von Aminen wird durch das Vorhandensein einer Aminogruppe im Molekül bestimmt. Draußen Elektronenhülle Das Stickstoffatom hat 5 Elektronen. Sowohl im Aminmolekül als auch im Ammoniakmolekül gibt das Stickstoffatom drei Elektronen für die Bildung von drei kovalenten Bindungen aus, und zwei bleiben frei.
Das Vorhandensein eines freien Elektronenpaares am Stickstoffatom ermöglicht die Anlagerung eines Protons, daher sind Amine ähnlich wie Ammoniak, weisen basische Eigenschaften auf, bilden Hydroxide, Salze.
Salzbildung. Amine mit Säuren ergeben Salze, die unter Einwirkung einer starken Base wieder freie Amine ergeben:
Amine geben auch mit schwacher Kohlensäure Salze:
Amine haben wie Ammoniak basische Eigenschaften aufgrund der Bindung von Protonen an ein schwach dissoziierendes substituiertes Ammoniumkation:
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Wenn ein Amin in Wasser gelöst wird, wird ein Teil der Wasserprotonen für die Bildung eines Kations verbraucht; Daher erscheint ein Überschuss an Hydroxidionen in der Lösung und sie hat alkalische Eigenschaften, die ausreichen, um Lackmuslösungen einzufärben blaue Farbe und Phenolphthalein zu Himbeere. Die Basizität von Aminen der Grenzreihe variiert innerhalb sehr kleiner Grenzen und liegt nahe an der Basizität von Ammoniak.
Die Wirkung von Methylgruppen erhöht leicht die Basizität von Methyl- und Dimethylamin. Beim Trimethylamin behindern bereits die Methylgruppen die Solvatisierung des entstehenden Kations und verringern seine Stabilisierung und damit seine Basizität.
Aminsalze sind als komplexe Verbindungen anzusehen. Das Zentralatom in ihnen ist ein Stickstoffatom, dessen Koordinationszahl vier ist. Wasserstoffatome oder Alkyle sind an das Stickstoffatom gebunden und befinden sich in der inneren Sphäre; der Säurerest befindet sich in der äußeren Sphäre.
Acylierung von Aminen. Unter Einwirkung einiger Derivate organischer Säuren (Säurehalogenide, Anhydride usw.) auf primäre und sekundäre Amine entstehen Amide:
Sekundäre Amine mit salpetriger Säure geben Nitrosamine- gelbliche Flüssigkeiten, leicht wasserlöslich:
Tertiäre Amine sind gegen die Einwirkung verdünnter salpetriger Säure in der Kälte resistent (sie bilden Salze der salpetrigen Säure), unter härteren Bedingungen wird eines der Radikale abgespalten und es entsteht Nitrosoamin.
Diamine
Diamine spielen eine wichtige Rolle in biologischen Prozessen. Sie sind in der Regel leicht wasserlöslich, haben einen charakteristischen Geruch, haben einen starken alkalische Reaktion, interagieren mit CO 2 Luft. Diamine bilden mit zwei Äquivalenten Säure stabile Salze.
Ethylendiamin (1,2-Ethandiamin) H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 . Es ist das einfachste Diamin; kann durch Einwirkung von Ammoniak auf Ethylenbromid erhalten werden:
Tetramethylendiamin (1,4-Butandiamin), oder Putrescin, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 und Pentamethylendiamin (1,5-Pentandiamin) NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 oder Cadaverin. Sie wurden in den Zersetzungsprodukten von Eiweißstoffen entdeckt; entstehen bei der Decarboxylierung von Diaminosäuren und werden benannt ptomains(aus dem Griechischen - Leiche) galten sie früher als "Kadavergifte". Es wurde nun festgestellt, dass die Toxizität von Fäulnisproteinen nicht durch Ptomaines verursacht wird, sondern durch das Vorhandensein anderer Substanzen.
Putrescin und Cadaverin werden als Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität vieler Mikroorganismen (z. B. Erreger von Tetanus und Cholera) und Pilzen gebildet; sie sind in Käse, Mutterkorn, Fliegenpilz, Bierhefe enthalten.
Einige Diamine werden als Rohstoffe für die Herstellung von Polyamidfasern und Kunststoffen verwendet. So wurde aus Hexamethylendiamin NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 eine sehr wertvolle Kunstfaser erhalten - Nylon(USA) bzw anid(Russland).
Aminoalkohole
Aminoalkohole- Verbindungen mit gemischten Funktionen, deren Molekül Amino- und Hydroxygruppen enthält.
Aminoethanol(Ethanolamin) HO-CH 2 CH 2 -NH 2 oder Colamin.
Ethanolamin ist eine dicke ölige Flüssigkeit, die in jeder Hinsicht mit Wasser mischbar ist und stark alkalische Eigenschaften hat. Neben Monoethanolamin werden auch Diethanolamin und Triethanolamin erhalten:
Cholin gehört dazu Lecithine- fettähnliche Substanzen, die in tierischen und pflanzlichen Organismen sehr häufig vorkommen und aus ihnen isoliert werden können. Cholin ist eine kristalline, stark hygroskopische Masse, die sich leicht an der Luft entleert. Es hat stark alkalische Eigenschaften und bildet mit Säuren leicht Salze.
Wenn Cholin mit Essigsäureanhydrid acyliert wird, Cholinacetat, auch genannt Acetylcholin:
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Acetylcholin spielt eine äußerst wichtige biochemische Rolle, da es ein Mediator (Vermittler) ist, der die Erregung von den Nervenrezeptoren auf die Muskeln überträgt.
N, z.B. CH 3 NH 2 -Methylamin, CH 3 NHC 3 H 7 -Methylpropylamin, (C 2 H 5) 3 N-. Es werden auch Namen verwendet, die durch Hinzufügen des Präfixes "", "" usw. gebildet werden. zu der Gattungsbezeichnung gehört beispielsweise eine Verbindung des Typs C 2 H 5 CH(NH 2 )CH 2 CH 3 - 3-Aminopentan. Viele aromatisch Trivialnamen haben, z. C 6 H 5 NH 2 -, CH 3 C 6 H 4 NH 2 - und CH 3 OS 6 H 4 NH 2 - (jeweils von "" und von ""). Höher aliphatisch normale Struktur manchmal genannt. mit den Namen der Radikale Fett zu-t, aus denen beispielsweise synthetisiert wurden. , Trilaurylamin.
In den IR-Spektren werden die charakteristischen Streckschwingungen von NH-Bindungen in p-re für primäre Alkylamine in den Bereichen von 3380–3400 cm –1 und 3320–3340 cm –1 beobachtet; für primäre Aromaten. - zwei Absorptionsbanden im Bereich von 3500-3300 cm -1 (aufgrund von symmetrischen und asymmetrischen Streckschwingungen N-H-Bindungen); für aliphatisch und aromatisch. sekundäres Amiov-Einband bzw. im Bereich von 3360–3310 cm –1 und im Bereich von 3500–3300 cm –1 ; Tertiäre absorbieren in dieser Region nicht. In den Spektren von chem. die Verschiebung beträgt 1-5 ppm. Aliphatisch im UV- und sichtbaren Bereich absorbieren nicht, aromatisch. im UV-Spektrum haben sie aufgrund von -Übergängen zwei Absorptionsbanden.
Beim Laden mit Carbonsäuren, deren Anhydridchloriden oder primär und sekundär acyliert werden, um N-substituierte Amide zu bilden, zum Beispiel: RNH 2 + CH 3 COOH -> RNHCOCH 3 + H 2 O. Unter milden Bedingungen noch einfacher reagieren -, zu- Rymi verbringen in der Gegenwart. , Bindung im Bezirk HC1 gebildet. Bei Dicarbonsäuren werden deren Ester oder gebildet. Acylierte haben ein schwaches basisches sv-you.
Unter Einwirkung von HNO 2 aliphatisch. die primären werden unter Freisetzung von N 2 und H 2 O umgewandelt, die sekundären werden in N-Nitrosamine R 2 NNO umgewandelt. Tertiär bei normaler t-re mit HNO 2 nicht reagieren. R-tion mit HNO 2 wird für aliphatische verwendet. . Beim Interagieren primäre Aromaten. mit HNO 2 im sauren Milieu entstehen: ArNH 2 + HNO 2 + HC1 -> ArCl - + 2H 2 O. Unter gleichen Bedingungen sekundäre Aromaten. verwandeln sich in N-Nitrosamine, tertiär - in para-Nitroso-Derivate. Primärer Alicyclus. mit HNO 2 bilden sie sich, was oft mit einer Verengung oder Erweiterung des Kreislaufs einhergeht (siehe).
Aliphatisch primäre und sekundäre Wechselwirkungen. mit C1 2 oder Br 2 unter Bildung von N-halogeniert. Primär mit COC1 2 bilden RNCO oder disubstituiertes (RNH) 2 CO, sekundär – tetrasubstituiertes R 2 NCONR 2 . Primäre einfache Interaktion. mit , was Azomethine () ergibt, z. B.:
Bei der Wechselwirkung mit primären und sekundären werden Hydroxyethylderivate gebildet, zum Beispiel: C 6 H 5 NH 2 + C1CH 2 CH 2 OH -> C 6 H 5 NHCH 2 CH 2 OH + HCl. Häufiger für die Synthese der gleichen Comm. anwenden, lesko reagieren mit in Gegenwart. kleine Mengen H 2 O: 
Bei Verwendung anstelle von NH 3 werden primäre oder sekundäre, sekundäre und (oder) tertiäre erhalten. Dieses Verfahren () ist für die Herstellung von N-Alkyl- und N,N-Dialkylanilinen üblich. Ein ähnliches Verfahren zum Erzielen einer Interaktion wurde entwickelt. mit NH3. Sie reagieren sehr leicht mit NH 3 und bilden sich (siehe).
5. R-tion von Amiden aliphatisch. und aromatisch. Carbon-Kit mit alkalischen Lösungen von C1 2, Br 2 oder I 2 unter Primärbildung. In diesem Fall wird die Kohlenstoffkette um eins verkürzt ().
6. R-Kation unter Beteiligung von Alkyl- und Arylhalogeniden. K mit Alkylhalogeniden mit zuletzt. (siehe) reine primäre Aliphaten erhalten: 
Arylhalogenide reagieren mit NH 3 und nur schwer, daher verwenden sie in der Industrie Comm., in dem es durch starke elektronenziehende Substituenten, meistens Nitro- oder Sulfogruppen, aktiviert wird. Dez.
Die Einteilung der Amine ist vielfältig und richtet sich danach, welches Strukturmerkmal zugrunde gelegt wird.
Je nach Nummer organische Gruppen Dem Stickstoffatom zugeordnet sind:
primäre Amine - eine organische Gruppe am Stickstoff RNH 2
sekundäre Amine – zwei organische Gruppen am Stickstoff R 2 NH, organische Gruppen können unterschiedlich R "R" NH sein
tertiäre Amine - drei organische Gruppen am Stickstoff R 3 N oder R "R" R "" N
Je nach Art der mit Stickstoff verbundenen organischen Gruppe werden aliphatische CH 3 - N6H 5 - N unterschieden
Entsprechend der Anzahl der Aminogruppen im Molekül werden Amine in Monoamine CH 3 - NH 2, Diamine H 2 N (CH 2) 2 NH 2, Triamine usw. unterteilt.
Amin-Nomenklatur.
das Wort "Amin" wird dem Namen der mit Stickstoff assoziierten organischen Gruppen hinzugefügt, während die Gruppen in alphabetischer Reihenfolge erwähnt werden, zum Beispiel CH 3 NHC 3 H 7 - Methylpropylamin, CH 3 N (C 6 H 5) 2 - Methyldiphenylamin. Die Regeln erlauben auch, dass der Name auf der Grundlage eines Kohlenwasserstoffs zusammengesetzt wird, in dem die Aminogruppe als Substituent betrachtet wird. In diesem Fall wird seine Position durch einen numerischen Index angegeben: C 5 H 3 C 4 H 2 C 3 H (NH 2) C 2 H 2 C 1 H 3 - 3-Aminopentan (die oberen numerischen Indizes in Blau geben die Nummerierung an Reihenfolge der C-Atome). Für einige Amine sind triviale (vereinfachte) Namen erhalten geblieben: C 6 H 5 NH 2 - Anilin (der Name gemäß den Nomenklaturregeln ist Phenylamin).
In einigen Fällen werden etablierte Namen verwendet, die verzerrte korrekte Namen sind: H 2 NCH 2 CH 2 OH - Monoethanolamin (korrekt - 2-Aminoethanol); (OHCH 2 CH 2) 2 NH - Diethanolamin, der korrekte Name ist Bis (2-hydroxyethyl) amin. Triviale, verzerrte und systematische (nach den Regeln der Nomenklatur zusammengesetzte) Namen existieren in der Chemie häufig nebeneinander.
Physikalische Eigenschaften von Aminen.
Die ersten Vertreter der Aminreihe - Methylamin CH 3 NH 2, Dimethylamin (CH 3 ) 2 NH, Trimethylamin (CH 3 ) 3 N und Ethylamin C 2 H 5 NH 2 - sind bei Raumtemperatur gasförmig, dann mit einem Anstieg der Anzahl der Atome in R werden Amine zu Flüssigkeiten, und wenn die Kettenlänge R auf 10 C-Atome zunimmt, kristalline Substanzen. Die Löslichkeit von Aminen in Wasser nimmt mit zunehmender Kettenlänge R und mit zunehmender Zahl der mit Stickstoff assoziierten organischen Gruppen ab (Übergang zu sekundären und tertiären Aminen). Der Geruch von Aminen ähnelt dem Geruch von Ammoniak, höhere (mit großem R) Amine sind praktisch geruchlos.
Chemische Eigenschaften von Aminen.
Die besondere Fähigkeit von Aminen besteht darin, neutrale Moleküle (z. B. Halogenwasserstoffe HHal) unter Bildung von Organoammoniumsalzen, ähnlich den Ammoniumsalzen, anzulagern Anorganische Chemie. Für die Bildung einer neuen Bindung stellt Stickstoff ein ungeteiltes Elektronenpaar bereit, das als Donor wirkt. Das an der Bindungsbildung (aus Halogenwasserstoff) beteiligte H+-Proton spielt die Rolle eines Akzeptors (Empfängers), eine solche Bindung wird als Donor-Akzeptor-Bindung bezeichnet (Abb. 1). Entstehenden kovalente Bindung N-H ist vollständig äquivalent zu den im Amin vorhandenen N-H-Bindungen.
Tertiäre Amine fügen ebenfalls HCl hinzu, aber wenn das resultierende Salz in einer sauren Lösung erhitzt wird, zerfällt es, während R vom N-Atom abgespalten wird:
(C2H5) 3 N+ HCl ® [(C 2 H 5) 3 N H]Cl
[(C 2 H 5) 3 N H]Cl ® (C 2 H 5) 2 N H + C 2 H 5 Cl
Beim Vergleich dieser beiden Reaktionen ist zu erkennen, dass die C 2 H 5 -Gruppe und H sozusagen die Plätze tauschen, wodurch aus dem tertiären Amin ein sekundäres gebildet wird.
Beim Auflösen in Wasser fangen Amine auf die gleiche Weise ein Proton ein, wodurch OH-Ionen in der Lösung erscheinen, was der Bildung eines alkalischen Milieus entspricht, das mit herkömmlichen Indikatoren nachgewiesen werden kann.
C2H5 N H 2 + H 2 O ® + + OH -
Unter Knüpfung einer Donor-Akzeptor-Bindung können Amine nicht nur HCl, sondern auch Halogenalkyle RCl addieren, und es entsteht eine neue N-R-Bindung, die ebenfalls zu den bestehenden äquivalent ist. Nimmt man als Ausgangsbasis ein tertiäres Amin, so erhält man ein Tetraalkylammoniumsalz (vier R-Gruppen an einem N-Atom):
(C2H5) 3 N+ C 2 H 5 I ® [(C 2 H 5) 4 N]ICH
Diese Salze, die sich in Wasser und einigen organischen Lösungsmitteln auflösen, dissoziieren (zersetzen sich) und bilden Ionen:
[(C 2 H 5) 4 N]I ® [(C 2 H 5) 4 N] + + ich –
Solche Lösungen leiten, wie alle ionenhaltigen Lösungen elektrischer Strom. In Tetraalkylammoniumsalzen kann das Halogen durch eine HO-Gruppe ersetzt werden:
[(CH3)4 N]Cl + AgOH ® [(CH 3) 4 N]OH + AgCl
Das resultierende Tetramethylammoniumhydroxid ist eine starke Base mit ähnlichen Eigenschaften wie Alkalien.
Primäre und sekundäre Amine interagieren mit salpetriger Säure HON=O, aber sie reagieren unterschiedlich. Primäre Alkohole entstehen aus primären Aminen:
C2H5 N H2 + H N O 2 ® C 2 H 5 OH + N 2+H2O
Im Gegensatz zu primären Aminen bilden sekundäre Amine mit salpetriger Säure gelbe, schwerlösliche Nitrosamine, Verbindungen mit der >N-N=O-Einheit:
(C2H5) 2 N H+H N O 2 ® (C 2 H 5) 2 N N\u003d O + H 2 O
Tertiäre Amine reagieren bei gewöhnlicher Temperatur nicht mit salpetriger Säure, daher ist salpetrige Säure ein Reagens, das es ermöglicht, zwischen primären, sekundären und tertiären Aminen zu unterscheiden.
Wenn Amine mit kondensieren Carbonsäuren es entstehen Säureamide - Verbindungen mit einem -C(O)N-Fragment
Die Kondensation von Aminen mit Aldehyden und Ketonen führt zur Bildung der sogenannten Schiffschen Basen, Verbindungen, die die Einheit -N=C2 enthalten.
Die Wechselwirkung von primären Aminen mit Phosgen Cl 2 C=O ergibt Verbindungen mit der Gruppe –N=C=O, Isocyanate genannt (Abb. 2D, Erhalt einer Verbindung mit zwei Isocyanatgruppen).
Unter den aromatischen Aminen ist Anilin (Phenylamin) C 6 H 5 NH 2 das bekannteste. In Bezug auf die Eigenschaften ist es aliphatischen Aminen nahe, aber seine Basizität ist weniger ausgeprägt - in wässrige Lösungen es bildet kein alkalisches Milieu. Wie aliphatische Amine kann es mit starken Mineralsäuren [C 6 H 5 NH 3] + Cl - Ammoniumsalze bilden. Wenn Anilin mit salpetriger Säure (in Gegenwart von HCl) reagiert, wird eine Diazoverbindung mit der R-N=N-Einheit gebildet, die in Form eines ionischen Salzes, dem sogenannten Diazoniumsalz, erhalten wird (Abb. 3A). Die Wechselwirkung mit salpetriger Säure ist also nicht die gleiche wie bei aliphatischen Aminen. Der Benzolkern in Anilin hat eine charakteristische Reaktivität aromatische Verbindungen (cm. AROMATITÄT), bei der Halogenierung Wasserstoffatome ein orth- und Paar-Positionen zur Aminogruppe substituiert werden, was zu Chloranilinen mit verschiedenen Substitutionsgraden führt (Fig. 3B). Die Einwirkung von Schwefelsäure führt zur Sulfonierung Paar-Position zur Aminogruppe entsteht die sogenannte Sulfanilsäure (Abb. 3B).
Amine bekommen.
Wenn Ammoniak mit Halogenalkylen wie RCl reagiert, wird ein Gemisch aus primären, sekundären und tertiären Aminen gebildet. Das entstehende Nebenprodukt HCl addiert sich zu den Aminen, um ein Ammoniumsalz zu bilden, aber bei einem Überschuss an Ammoniak zersetzt sich das Salz, wodurch das Verfahren bis zur Bildung von quaternären Ammoniumsalzen durchgeführt werden kann (Abb. 4A). Anders als aliphatische Halogenalkyle reagieren Arylhalogenide, zB C 6 H 5 Cl, nur sehr schwer mit Ammoniak, die Synthese ist nur mit kupferhaltigen Katalysatoren möglich. In der Industrie werden aliphatische Amine durch die katalytische Wechselwirkung von Alkoholen mit NH3 bei 300–500 °C und einem Druck von 1–20 MPa erhalten, was zu einer Mischung aus primären, sekundären und tertiären Aminen führt (Abb. 4B).
Die Reaktion von Aldehyden und Ketonen mit dem Ammoniumsalz der Ameisensäure HCOONH4 führt zu primären Aminen (Abb. 4C), während die Reaktion von Aldehyden und Ketonen mit primären Aminen (in Gegenwart von Ameisensäure HCOOH) zu sekundären Aminen führt (Abb .4D).
Nitroverbindungen (die die -NO 2 -Gruppe enthalten) bilden bei Reduktion primäre Amine. Dieses von N. N. Zinin vorgeschlagene Verfahren wird für aliphatische Verbindungen wenig verwendet, ist jedoch wichtig für die Gewinnung aromatischer Amine und bildete die Grundlage für die industrielle Herstellung von Anilin (Abb. 4E).
Als separate Verbindungen werden Amine wenig verwendet, beispielsweise wird Polyethylenpolyamin [-C 2 H 4 NH-] im Alltag verwendet n(Handelsname PEPA) als Härter für Epoxidharze. Amine werden hauptsächlich als Zwischenprodukte bei der Herstellung verschiedener Amine verwendet organische Materie. Die Hauptrolle spielt Anilin, auf dessen Grundlage eine breite Palette von Anilinfarbstoffen hergestellt wird, und die Farbspezialisierung wird bereits bei der Gewinnung des Anilins selbst festgelegt. Hochreines Anilin ohne Homologe wird in der Industrie „Anilin für Blau“ (gemeint ist die Farbe des zukünftigen Farbstoffs) genannt. „Anilin für Rot“ muss zusätzlich zu Anilin eine Mischung enthalten orth- und Paar-Toluidin (CH 3 C 6 H 4 NH 2).
Aliphatische Diamine sind die Ausgangsverbindungen für die Herstellung von Polyamiden, z. B. Nylon (Abb. 2), das in großem Umfang zur Herstellung von Fasern, Polymerfolien sowie Komponenten und Teilen im Maschinenbau (Polyamid-Zahnräder) verwendet wird.
Polyurethane werden aus aliphatischen Diisocyanaten gewonnen (Abb. 2), die technisch komplex aufgebaut sind wichtige Eigenschaften: hohe Festigkeit kombiniert mit Elastizität und sehr hoher Abriebfestigkeit (Polyurethan-Schuhsohlen) sowie gute Haftung auf unterschiedlichsten Materialien (Polyurethan-Klebstoffe). Sie werden in geschäumter Form (Polyurethanschäume) vielfach eingesetzt.
Basierend auf Sulfanilsäure (Abb. 3) werden entzündungshemmende Medikamente, Sulfonamide, synthetisiert.
Diazoniumsalze (Abb. 2) werden in lichtempfindlichen Materialien für Blaupausen verwendet, was es ermöglicht, ein Bild zu erhalten, das die übliche Silberhalogenidfotografie umgeht ( cm. LEICHTES KOPIEREN).
Michail Levitsky
I. Nach der Anzahl der Kohlenwasserstoffreste im Aminmolekül:
Primäre Amine R-NH 2
(Derivate von Kohlenwasserstoffen, bei denen das Wasserstoffatom durch eine Aminogruppe -NH 2 ersetzt ist),
Sekundäre Amine R-NH-R"
II. Nach der Struktur des Kohlenwasserstoffradikals:
Aliphatisch, zB: C 2 H 5 -NH 2 Ethylamin
Begrenzen Sie primäre Amine
Allgemeine Formel C n H 2n+1 NH 2 (n ≥ 1); oder C n H 2n+3 N (n ≥ 1)
Nomenklatur
Die Namen von Aminen (insbesondere sekundären und tertiären) werden normalerweise gemäß der Radikal-Funktions-Nomenklatur angegeben, wobei die Radikale in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt und der Klassenname - Amin - hinzugefügt wird. Die Namen von primären Aminen nach der Substitutionsnomenklatur setzen sich aus dem Namen des zugrunde liegenden Kohlenwasserstoffs und dem Suffix -Amin zusammen.
CH 3 -NH 2 Methanamin (Methylamin)
CH 3 -CH 2 -NH 2 Ethanamin (Ethylamin)
Primäre Amine werden oft als Derivate von Kohlenwasserstoffen bezeichnet, in deren Molekülen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch NH 2 -Aminogruppen ersetzt sind. Die Aminogruppe wird als Substituent angesehen, und ihre Position wird durch eine Zahl am Anfang des Namens angezeigt. Zum Beispiel:
H 2 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 1,4-Diaminobutan.
Anilin (Phenylamin) C 6 H 5 NH 2 wird gemäß diesem Verfahren als Aminobenzol bezeichnet.
Homologe Reihe gesättigter Amine
CH 3 NH 2 - Methylamin (primäres Amin), (CH 3) 2 NH - Dimethylamin (sekundäres Amin), (CH 3) 3 N - Trimethylamin (tertiäres Amin) usw.
Isomerie
Strukturelle Isomerie
Kohlenstoffgerüst, ausgehend von C 4 H 9 NH 2:
Positionen der Aminogruppe, beginnend mit C 3 H 7 NH 2:
Isomerie der Aminogruppe verbunden mit einer Änderung des Substitutionsgrades von Wasserstoffatomen am Stickstoff:
Räumliche Isomerie
Optische Isomerie ist möglich, beginnend mit C 4 H 9 NH 2:
Optische (Spiegel-)Isomere - räumliche Isomere, deren Moleküle sich als Objekt und als inkompatibles Spiegelbild (wie linke und rechte Hand) zueinander verhalten.
Physikalische Eigenschaften
Untere begrenzende Amine - gasförmige Stoffe; Mittelfristig Homologe serie- Flüssigkeiten; höhere Amine sind Feststoffe. Methylamin hat einen Ammoniakgeruch, andere niedere Amine haben einen scharfen unangenehmen Geruch, der an den Geruch von Heringslake erinnert.
Niedere Amine sind gut wasserlöslich, mit zunehmendem Kohlenwasserstoffrest nimmt die Löslichkeit von Aminen ab. Beim Zerfall proteinhaltiger organischer Reststoffe entstehen Amine. Eine Reihe von Aminen werden im menschlichen und tierischen Organismus aus Aminosäuren gebildet (biogene Amine).
Chemische Eigenschaften
Amine weisen wie Ammoniak ausgeprägte Eigenschaften von Basen auf, was auf das Vorhandensein eines Stickstoffatoms in den Aminmolekülen zurückzuführen ist, das über ein ungeteiltes Elektronenpaar verfügt.
1. Wechselwirkung mit Wasser
Lösungen von Aminen in Wasser sind alkalisch.
2. Wechselwirkung mit Säuren (Salzbildung)
Unter Einwirkung von Alkalien werden Amine aus ihren Salzen freigesetzt:
Cl + NaOH → CH 3 CH 2 NH 2 + NaCl + H 2 O
3. Verbrennung von Aminen
4CH 3 NH 2 + 9O 2 → 4CO 2 + 10H 2 O + 2N 2
4. Reaktion mit salpetriger Säure (der Unterschied zwischen primären Aminen und sekundären und tertiären)
Unter Einwirkung von HNO 2 werden primäre Amine unter Freisetzung von Stickstoff in Alkohole umgewandelt:
C 2 H 5 NH 2 + HNO 2 → C 2 H 5 OH + N 2 + H 2 O
Wie kommt man
1. Reaktion von Halogenalkanen mit Ammoniak
CH 3 Br + 2NH 3 → CH 3 NH 2 + NH 4 Br
2. Wechselwirkung von Alkoholen mit Ammoniak
(In der Praxis erzeugen diese Reaktionen eine Mischung aus primären, sekundären, tertiären Aminen und einem quartären Ammoniumsalz.)
Amine traten ganz unerwartet in unser Leben. Bis vor kurzem waren dies giftige Substanzen, Kollision mit der zum Tod führen könnte. Und jetzt, nach anderthalb Jahrhunderten, verwenden wir aktiv synthetische Fasern, Stoffe, Baumaterialien und Farbstoffe, die auf Aminen basieren. Nein, sie wurden nicht sicherer, die Menschen konnten sie einfach "zähmen" und unterwerfen, was ihnen gewisse Vorteile brachte. Über welche, und wir werden weiter sprechen.
Definition
Zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Anilin in Lösungen oder Verbindungen wird eine Reaktion mit verwendet, an deren Ende ein weißer Niederschlag in Form von 2,4,6-Tribromanilin auf den Boden des Reagenzglases fällt.
Amine in der Natur
Amine kommen in der Natur überall vor in Form von Vitaminen, Hormonen, Stoffwechselzwischenprodukten, sie kommen auch in Tieren und Pflanzen vor. Außerdem fallen bei der Fäulnis lebender Organismen auch mittlere Amine an, die in flüssigem Zustand einen unangenehmen Geruch nach Heringslake verbreiten. Das in der Literatur vielfach beschriebene „Leichengift“ entstand gerade aufgrund der spezifischen Ambra von Aminen.
Lange Zeit wurden die von uns in Betracht gezogenen Stoffe aufgrund eines ähnlichen Geruchs mit Ammoniak verwechselt. Doch Mitte des 19. Jahrhunderts gelang es dem französischen Chemiker Wurtz, Methylamin und Ethylamin zu synthetisieren und nachzuweisen, dass sie beim Verbrennen Kohlenwasserstoffe freisetzen. Dies war der grundlegende Unterschied zwischen den genannten Verbindungen und Ammoniak.
Gewinnung von Aminen unter industriellen Bedingungen
Da sich das Stickstoffatom in Aminen in der niedrigsten Oxidationsstufe befindet, ist die Reduktion stickstoffhaltiger Verbindungen der einfachste und kostengünstigste Weg, sie zu erhalten. Er ist es, der wegen seiner Billigkeit in der industriellen Praxis weit verbreitet ist.
Die erste Methode ist die Reduktion von Nitroverbindungen. Die Reaktion, bei der Anilin entsteht, wird nach dem Wissenschaftler Zinin benannt und Mitte des 19. Jahrhunderts erstmals durchgeführt. Die zweite Methode besteht darin, Amide mit Lithiumaluminiumhydrid zu reduzieren. Primäre Amine können auch aus Nitrilen reduziert werden. Die dritte Möglichkeit sind Alkylierungsreaktionen, also die Einführung von Alkylgruppen in Ammoniakmoleküle.
Anwendung von Aminen
Von selbst, als Reine Substanzen, Amine werden wenig verwendet. Ein seltenes Beispiel ist Polyethylenpolyamin (PEPA), das das Aushärten von Epoxid im Haushalt erleichtert. Grundsätzlich ist ein primäres, tertiäres oder sekundäres Amin ein Zwischenprodukt bei der Herstellung verschiedener organischer Stoffe. Am beliebtesten ist Anilin. Es ist die Grundlage einer großen Palette von Anilinfarbstoffen. Welche Farbe am Ende herauskommt, hängt direkt vom ausgewählten Rohstoff ab. Reines Anilin ergibt eine blaue Farbe, während eine Mischung aus Anilin, ortho- und para-Toluidin rot ist.
Aliphatische Amine werden zur Gewinnung von Polyamiden wie Nylon und anderen benötigt und im Maschinenbau, sowie bei der Herstellung von Seilen, Geweben und Folien eingesetzt. Außerdem werden aliphatische Diisocyanate bei der Herstellung von Polyurethanen verwendet. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften (Leichtigkeit, Festigkeit, Elastizität und Haftfähigkeit auf jedem Untergrund) sind sie im Bauwesen (Montageschaum, Kleber) und in der Schuhindustrie (rutschfeste Sohlen) gefragt.
Die Medizin ist ein weiterer Bereich, in dem Amine verwendet werden. Die Chemie hilft, daraus Antibiotika der Sulfonamidgruppe zu synthetisieren, die erfolgreich als Second-Line-Medikamente, also Reservemedikamente, eingesetzt werden. Falls Bakterien Resistenzen gegen wichtige Medikamente entwickeln.
Schädliche Wirkungen auf den menschlichen Körper
Es ist bekannt, dass Amine sehr giftige Substanzen sind. Jede Wechselwirkung mit ihnen kann zu Gesundheitsschäden führen: Einatmen von Dämpfen, Kontakt mit offener Haut oder Aufnahme von Verbindungen in den Körper. Der Tod tritt durch Sauerstoffmangel ein, da Amine (insbesondere Anilin) an Bluthämoglobin binden und es daran hindern, Sauerstoffmoleküle einzufangen. Alarmierende Symptome sind Kurzatmigkeit, blaues Nasolabialdreieck und Fingerspitzen, Tachypnoe (schnelles Atmen), Tachykardie, Bewusstlosigkeit.
Bei Kontakt mit diesen Substanzen auf nackten Körperstellen ist es notwendig, sie schnell mit zuvor mit Alkohol angefeuchteter Watte zu entfernen. Dies muss so sorgfältig wie möglich erfolgen, um den Kontaminationsbereich nicht zu vergrößern. Treten Vergiftungssymptome auf, sollten Sie unbedingt einen Arzt aufsuchen.
Aliphatische Amine sind ein Gift für das Nerven- und Herz-Kreislauf-System. Sie können eine Depression der Leberfunktion, ihre Degeneration und sogar onkologische Erkrankungen der Blase verursachen.
