아민과 아닐린의 사용. 아민의 화학적 성질. 아민의 염기도(Zagorsky V.V.). 아미노산의 화학적 성질

아민- 이들은 수소 원자(아마도 하나 이상)가 탄화수소 라디칼로 대체된 유기 화합물입니다. 모든 아민은 다음과 같이 나뉩니다.

• 1차 아민;
• 2차 아민;
• 3차 아민.

암모늄 염의 유사물도 있습니다 - 유형의 4 차 염 [ 아르 자형 4 N] + Cl - .

라디칼의 종류에 따라 아민다음과 같을 수 있습니다:

• 지방족 아민;
• 방향족(혼합) 아민.

지방족 제한 아민.

일반식 C n H 2 N +3 N.

아민의 구조.

질소 원자는 sp 3 혼성화 상태에 있습니다. 4번째 비혼성 궤도에는 아민의 주요 특성을 결정하는 고립 전자쌍이 있습니다.

전자 공여체 치환기는 질소 원자의 전자 밀도를 증가시키고 아민의 기본 특성을 향상시킵니다. 이러한 이유로 2차 아민은 1차 아민보다 더 강한 염기입니다. 질소 원자에 있는 2개의 라디칼은 1보다 더 큰 전자 밀도를 생성합니다.

3차 원자에서는 공간적 요인이 중요한 역할을 합니다. 3개의 라디칼은 다른 시약에 "접근"하기 어려운 비공유 질소쌍을 가리며, 이러한 아민의 염기도는 1차 또는 2차 아민보다 낮습니다.

아민의 이성질체.

아민은 탄소 골격의 이성질체, 아미노기 위치의 이성질체를 특징으로 합니다.

아민의 이름은 무엇입니까?

이름은 일반적으로 탄화수소 라디칼(알파벳 순서)을 나열하고 끝에 -아민을 추가합니다.

아민의 물리적 특성.

처음 3개의 아민은 기체이고, 지방족 계열의 중간 구성원은 액체이며, 상위 아민은 고체입니다. 아민의 끓는점은 해당 탄화수소의 끓는점보다 높습니다. 액체상에서는 분자 내에 수소 결합이 형성됩니다.

아민은 물에 매우 잘 녹으며, 탄화수소 라디칼이 성장함에 따라 용해도는 감소합니다.

아민을 얻습니다.

1. 알킬 할라이드를 암모니아와 함께 가열할 때 발생하는 암모니아의 알킬화(주요 방법):

할로겐화 알킬이 과잉이면 1차 아민이 알킬화 반응에 들어가 2차 또는 3차 아민으로 바뀔 수 있습니다.

2. 니트로 화합물의 회수:

황화암모늄이 사용됩니다. 지니 반응), 산성 환경에서는 아연 또는 철, 알칼리성 환경에서는 알루미늄, 기체상에서는 수소입니다.

3. 니트릴의 회수. 사용 LiAlH 4:

4. 아미노산의 효소적 탈카르복실화:

아민의 화학적 성질.

모두 아민- 강한 염기와 지방족 염기는 암모니아보다 강합니다.

수용액은 본질적으로 알칼리성입니다.

아닐린의 구조

방향족 아민 종류 중 가장 단순한 구성원은 아닐린입니다. 이는 유성 액체이며 물에 약간 용해됩니다(그림 1).

쌀. 1. 아닐린

기타 방향족 아민(그림 2):

오르토-톨루이딘 2-나프틸아민 4-아미노바이페닐

쌀. 2. 방향족 아민

벤젠 고리와 비공유 전자쌍을 갖는 치환체의 결합은 물질의 특성에 어떤 영향을 줍니까? 질소의 전자쌍은 방향족 시스템으로 유입됩니다(그림 3).

쌀. 3. 방향족 시스템

이것이 무엇으로 이어지는가?

아닐린의 주요 특성

아닐린의 전자쌍은 공통 방향족 시스템으로 "끌어들여", 아닐린 질소의 전자 밀도가 낮아집니다. 이는 아닐린이 아민과 암모니아보다 약한 염기가 된다는 것을 의미합니다. 아닐린은 리트머스와 페놀프탈레인의 색을 변화시키지 않습니다.

아닐린의 친전자성 치환

벤젠 고리의 전자 밀도 증가(질소 전자쌍의 수축으로 인해)는 특히 오르토 및 파라 위치에서 친전자성 치환을 촉진합니다.

아닐린은 브롬수와 반응하여,바로 형성하면서

2,4,6-트리브로마닐린 - 백색 침전물 (아닐린 및 기타 아민벤젠에 대한 정성적 반응).

상기하십시오: 벤젠은 촉매가 있는 경우에만 브롬과 상호작용합니다(그림 4).

쌀. 4. 아닐린과 브롬의 상호작용

아닐린 산화

벤젠 고리의 높은 전자 밀도는 아닐린의 산화를 촉진합니다. 아닐린은 정상적인 조건에서도 대기 산소에 의해 일부가 산화되기 때문에 일반적으로 갈색으로 표시됩니다.

아닐린과 아민의 사용

아닐린의 산화 생성물로부터 내구성과 밝기로 구별되는 아닐린 염료가 얻어집니다.

국소 마취에 사용되는 Anestezin과 Novocaine은 아닐린과 아민에서 얻습니다. 항균제 연쇄상 구균; 널리 사용되는 진통제 및 해열제 파라세타몰(그림 5):

아네스테진 노보카인

연쇄상 구균 파라세타몰

(파라아미노벤젠술파미드(파라아세토아미노페놀)

쌀. 5. 아닐린 유도체

아닐린과 아민은 플라스틱, 광반응성 물질, 폭발물 생산에 사용되는 원료입니다. 폭발성 물질 헥실(헥실니트로디페닐아민)(그림 6):

쌀. 6. 헥실

아닐린과 아민 얻기

1. 암모니아 또는 덜 치환된 아민을 사용하여 할로알칸을 가열합니다(호프만 반응).

CH3Br + NH3 = CH3NH2 + HBr(더 정확한 CH3NH3Br);

СH3NH2 + CH3Br = (CH3)2NH + HBr (보다 정확하게는 (CH3)2NH2Br);

(CH3)2NH + CH3Br = (CH3)3N + HBr (보다 정확하게는 (CH3)3NHBr).

2. 알칼리와 함께 가열하여 염으로부터 아민을 치환:

CH3NH3Cl + KOH = CH3NH2- + KCl + H2O.

3. 니트로 화합물의 회수(지닌 반응):

С6Н5NO2 + 3Fe + 6HCl = C6H5NH2 + 3FeCl2 + 2H2O;

С6Н5NO2 + 3H2 С6Н5NH2 + 2H2O.

수업 요약

~에 이번 수업주제“아닐린 특성의 특징. 아민의 획득 및 적용. 이번 강의에서는 방향족 구조와 방향족 고리에 결합된 원자의 상호 영향으로 인한 아닐린의 특성을 연구했습니다. 우리는 또한 아민을 생산하는 방법과 그 적용 분야도 고려했습니다.

서지

Rudzitis G. E., Feldman F. G. 화학: 유기화학. 10학년: 교육 기관용 교과서: 기본 수준 / G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. - 14판. - M.: 교육, 2012. 화학. 10학년. 프로필 수준: 공부. 일반 교육용 기관 / V. V. Eremin, N. E. Kuzmenko, V. V. Lunin, A. A. Drozdov, V. I. Terenin. -M .: Bustard, 2008. - 463p. 화학. 11학년. 프로필 수준: 교과서. 일반 교육용 기관 / V. V. Eremin, N. E. Kuzmenko, V. V. Lunin, A. A. Drozdov, V. I. Terenin. -M .: Bustard, 2010. - 462p. Khomchenko G. P., Khomchenko I. G. 대학 지원자를 위한 화학 문제 수집. - 4판. - M.: RIA "New Wave": 출판사 Umerenkov, 2012. - 278 p.

숙제

5, 8 (p. 14) Rudzitis G. E., Feldman F. G. 화학: 유기 화학. 10학년: 교육 기관용 교과서: 기본 수준 / G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. - 14판. - M.: Enlightenment, 2012. 제한 계열 아민과 아닐린의 특성을 비교합니다. 아닐린의 예를 사용하여 분자 내 원자의 영향의 본질을 설명하십시오.

유기화학. 화학에 관한 사이트. 인터넷 포털 프로모션.

탄화수소 치환체의 성질에 따라 아민은 다음과 같이 분류됩니다.

아민의 일반적인 구조적 특징

암모니아 분자에서와 마찬가지로 모든 아민 분자에서 질소 원자는 왜곡된 사면체의 꼭지점 중 하나를 향하는 비공유 전자쌍을 가지고 있습니다.

이러한 이유로 아민은 암모니아와 마찬가지로 상당히 뚜렷한 기본 특성을 가지고 있습니다.

따라서 암모니아와 같은 아민은 물과 가역적으로 반응하여 약한 염기를 형성합니다.

아민 분자의 질소 원자와 수소 양이온의 결합은 질소 원자의 고립 전자쌍으로 인한 공여체-수용체 메커니즘을 사용하여 실현됩니다. 한계 아민은 암모니아에 비해 더 강한 염기이기 때문입니다. 이러한 아민에서 탄화수소 치환기는 양성 유도(+I) 효과를 갖습니다. 이와 관련하여 질소 원자의 전자 밀도가 증가하여 H + 양이온과의 상호 작용이 촉진됩니다.

방향족 아민은 아미노기가 방향족 핵에 직접 연결되어 있으면 암모니아에 비해 약한 기본 특성을 나타냅니다. 이는 질소 원자의 고독한 전자쌍이 벤젠 고리의 방향족 π 시스템쪽으로 이동하여 결과적으로 질소 원자의 전자 밀도가 감소하기 때문입니다. 결과적으로 이는 기본 특성, 특히 물과 상호 작용하는 능력의 감소로 이어집니다. 예를 들어 아닐린은 강산에만 반응하고 실제로 물과는 반응하지 않습니다.

포화 아민의 화학적 성질

이미 언급했듯이 아민은 물과 가역적으로 반응합니다.

아민 수용액은 생성된 염기의 해리로 인해 환경에서 알칼리성 반응을 보입니다.

포화 아민은 더 강한 기본 특성으로 인해 암모니아보다 물과 더 잘 반응합니다.

포화 아민의 주요 특성은 시리즈로 증가합니다.

2차 제한 아민은 1차 제한 아민보다 더 강한 염기이며, 이는 결국 암모니아보다 더 강한 염기입니다. 3차 아민의 기본 특성은 수용액에서의 반응의 경우 3차 아민의 기본 특성은 2차 아민보다 훨씬 나쁘고 1차 아민보다 약간 더 나쁩니다. 이는 아민 양성자화 속도에 큰 영향을 미치는 입체 장애 때문입니다. 즉, 세 개의 치환기가 질소 원자를 "차단"하고 H + 양이온과의 상호 작용을 방지합니다.

산과의 상호 작용

유리 포화 아민과 그 수용액은 모두 산과 상호작용합니다. 이 경우 염이 형성됩니다.

포화 아민의 기본 특성은 암모니아의 기본 특성보다 더 뚜렷하기 때문에 이러한 아민은 탄산과 같은 약산과도 반응합니다.

아민 염은 물에 잘 녹고 비극성 유기 용매에 잘 녹지 않는 고체입니다. 아민염과 알칼리의 상호작용은 암모늄염에 대한 알칼리의 작용으로 암모니아가 대체되는 방식과 유사하게 유리 아민을 방출합니다.

2. 1차 제한 아민은 아질산과 반응하여 상응하는 알코올, 질소 N 2 및 물을 형성합니다. 예를 들어:

이 반응의 특징은 다음과 같습니다. 질소 가스, 이와 관련하여 1차 아민에 대해 정성적이며 2차 및 3차 아민과 구별하는 데 사용됩니다. 대부분의 경우 이 반응은 아민을 아질산 용액 자체가 아니라 아질산 염(아질산염) 용액과 혼합한 다음 이 혼합물에 강한 무기산을 첨가하여 수행된다는 점에 유의해야 합니다. 아질산염이 강한 무기산과 상호작용하면 아질산이 형성되고, 이는 이후 아민과 반응합니다.

2차 아민은 유사한 조건에서 소위 N-니트로사민이라고 불리는 유성 액체를 생성하지만 이 반응은 실제로 할당 사용화학에서는 발생하지 않습니다. 3차 아민은 아질산과 반응하지 않습니다.

아민이 완전히 연소되면 아민이 형성됩니다. 이산화탄소, 물 및 질소:

할로알칸과의 상호작용

더 치환된 아민에 염화수소를 작용시켜 정확히 동일한 염을 얻는다는 것은 주목할 만합니다. 우리의 경우 염화수소와 디메틸아민의 상호작용 중:

아민 얻기:

1) 할로알칸을 이용한 암모니아의 알킬화:

암모니아가 부족한 경우 아민 대신 소금이 얻어집니다.

2) 산성 매질에서 금속에 의한 환원(활성 계열에서 수소로):

이어서 용액을 알칼리로 처리하여 유리 아민을 방출합니다:

3) 가열된 산화알루미늄에 혼합물을 통과시켜 암모니아와 알코올의 반응. 알코올/아민의 비율에 따라 1차, 2차 또는 3차 아민이 형성됩니다.

아닐린의 화학적 성질

아닐린 - 아미노벤젠의 일반 이름으로 다음 공식을 갖습니다.

그림에서 볼 수 있듯이 아닐린 분자에서 아미노 그룹은 방향족 고리에 직접 연결되어 있습니다. 이미 언급한 바와 같이 이러한 아민에서는 기본 특성이 암모니아보다 훨씬 덜 두드러집니다. 따라서 특히 아닐린은 물이나 탄산 등의 약산과 거의 반응하지 않습니다.

아닐린과 산의 상호 작용

아닐린은 강하고 중간 정도의 강한 무기산과 반응합니다. 이 경우 페닐암모늄 염이 형성됩니다.

아닐린과 할로겐의 상호 작용

이 장의 시작 부분에서 이미 언급했듯이 방향족 아민의 아미노 그룹은 방향족 고리로 끌어당겨져 질소 원자의 전자 밀도가 감소하고 결과적으로 방향족 핵에서 전자 밀도가 증가합니다. 방향족 핵의 전자 밀도가 증가하면 친전자성 치환 반응, 특히 할로겐과의 반응이 특히 아미노기에 비해 오르토 및 파라 위치에서 훨씬 더 쉽게 진행된다는 사실로 이어집니다. 따라서 아닐린은 브롬수와 쉽게 상호작용하여 2,4,6-트리브로마닐린의 흰색 침전물을 형성합니다.

이 반응은 아닐린에 대한 정성적 반응이며 종종 다른 유기 화합물 중에서 아닐린을 결정할 수 있게 해줍니다.

아닐린과 아질산의 상호 작용

아닐린은 아질산과 반응하지만 이 반응의 특이성과 복잡성으로 인해 실제 화학 시험에서는 발생하지 않습니다.

아닐린 알킬화 반응

탄화수소의 할로겐 유도체를 사용하여 질소 원자에서 아닐린의 순차적 알킬화를 통해 2차 및 3차 아민을 얻을 수 있습니다.

아미노산의 화학적 성질

아미노산 아미노(-NH 2) 및 카르복시-(-COOH) 그룹의 두 가지 유형의 작용기가 있는 분자에 화합물을 호출합니다.

즉, 아미노산은 하나 이상의 수소 원자가 아미노기로 대체된 분자에서 카르복실산의 유도체로 간주될 수 있습니다.

따라서 아미노산의 일반식은 (NH 2) x R(COOH) y로 쓸 수 있으며, 여기서 x와 y는 대부분 1 또는 2와 같습니다.

아미노산은 아미노기와 카르복실기를 모두 갖고 있기 때문에 아민과 카르복실산과 유사한 화학적 성질을 나타냅니다.

아미노산의 산성 특성

알칼리 및 알칼리 금속 탄산염과의 염 형성

아미노산의 에스테르화

아미노산은 알코올과 에스테르화 반응을 일으킬 수 있습니다.

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O

아미노산의 기본 성질

1. 산과의 상호작용에 따른 염의 형성

NH2CH2COOH + HCl → + Cl -

2. 아질산과의 상호작용

NH 2 -CH 2 -COOH + HNO 2 → HO-CH 2 -COOH + N 2 + H 2 O

참고: 아질산과의 상호작용은 1차 아민과 동일한 방식으로 진행됩니다.

3. 알킬화

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I -

4. 아미노산 상호작용

아미노산은 서로 반응하여 펩타이드(분자 내에 펩타이드 결합 -C(O)-NH-를 포함하는 화합물)를 형성할 수 있습니다.

동시에, 두 개의 서로 다른 아미노산 사이의 반응의 경우 특정 합성 조건을 관찰하지 않고 동시에 서로 다른 디펩티드의 형성이 일어난다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, 위의 글리신과 알라닌의 반응으로 글리실라닌이 되는 대신, 알라닐글리신으로 이어지는 반응이 발생할 수 있습니다.

또한, 글리신 분자는 반드시 알라닌 분자와 반응하지 않습니다. 해교 반응은 글리신 분자 사이에서도 발생합니다.

그리고 알라닌:

또한, 생성된 펩타이드의 분자도 원래의 아미노산 분자와 마찬가지로 아미노기와 카르복실기를 함유하고 있기 때문에 펩타이드 자체가 새로운 펩타이드 결합을 형성하여 아미노산 및 다른 펩타이드와 반응할 수 있다.

개별 아미노산은 합성 폴리펩티드 또는 소위 폴리아미드 섬유를 생산하는 데 사용됩니다. 따라서 특히 6-아미노헥사노산(ε-아미노카프로산)산의 중축합을 사용하여 나일론이 산업적으로 합성됩니다.

이 반응으로 얻은 나일론수지는 생산에 사용된다. 직물 섬유그리고 플라스틱.

수용액에서 아미노산의 내부염 형성

수용액에서 아미노산은 주로 내부 염, 즉 양극성 이온(양성 이온)의 형태로 존재합니다.

모든 유기 화합물의 가장 일반적인 특성은 연소 능력입니다. 암모니아 자체는 연소되며 일반적으로 쉽게 연소되지만 불을 붙이는 것이 항상 쉬운 것은 아닙니다. 대조적으로, 아민은 쉽게 발화하며 무색 또는 약간의 색깔을 지닌 불꽃으로 가장 자주 연소됩니다. 이 경우, 질소 산화물은 불안정하기 때문에 아민의 질소는 전통적으로 분자 질소로 산화됩니다.

아민은 암모니아보다 공기 중에서 더 쉽게 발화됩니다.

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O;

4C 2 H 5 NH 2 + 15O 2 \u003d 8CO 2 + 14H 2 O + 2N 2.

기본 속성

1차, 2차, 3차 아민 3가 질소에 적합하기 때문에 반드시 비공유 전자쌍을 포함해야 합니다. 즉, 용액의 아민은 기본 특성을 나타내거나 해당 용액이 염기입니다. 이것이 바로 수용액 속의 아민이 리트머스 색깔을 띠는 이유입니다. 파란색, 페놀프탈레인에서 라즈베리까지. 쌀. 12.

쌀. 1 .

쌀. 2 .

이 전자쌍 덕분에 수소 이온과의 공여체-수용체 결합이 형성될 수 있습니다.

C 2 H 5 NH 2 + H + \u003d C 2 H 5 NH 3 +.

따라서 암모니아와 마찬가지로 아민도 염기의 특성을 나타냅니다.

NH3 + H2O NH4OH;

C 2 H 5 NH 2 + H 2 O C 2 H 5 NH 3 OH.

암모니아는 산과 염을 형성합니다. 암모늄 및 아민 - 알킬 암모늄 :

NH 3 + HBr = NH 4 Br( 브롬화암모늄)

C 2 H 5 NH 2 + HBr \u003d C 2 H 5 NH 3 Br ( 에틸암모늄 브로마이드)

암모니아가 산과 함께 암모늄염을 형성하는 것처럼 아민도 상응하는 염을 형성합니다. 이러한 염은 암모니아의 경우처럼 수용액의 반응에서뿐만 아니라 아민이 충분히 휘발성인 경우 기체상에서도 형성될 수 있습니다.

즉, 진한 염산이나 심지어 아세트산과 같은 유기 휘발성 물질이 있는 용기와 휘발성 아민이 있는 용기를 근처에 놓으면 곧 불 없는 연기와 유사한 것이 공간에서 그 사이에 나타날 것입니다. 알킬아민의 염. 쌀. 삼.

쌀. 삼 .

알칼리 치환 아민 , 이는 암모니아와 마찬가지로 약한알킬암모늄염의 염기:

NH 4 Cl + KOH \u003d NH 3 - + KCl + H 2 O;

CH 3 NH 3 Cl + KOH \u003d CH 3 NH 2 - + KCl + H 2 O.

아민의 기본 특성은 암모니아의 기본 특성보다 높습니다. 왜? 수소 이온과의 공여체-수용체 결합 형성이 더 쉬울수록 질소 원자의 전자 밀도가 높아집니다. 탄화수소 라디칼은 많은 전자를 포함하고 있으며 이를 질소 원자와 기꺼이 "공유"합니다(그림 4).

쌀. 4. 수소이온과의 공여체-수용체 결합

그러나 3차 아민의 기본 특성은 2차 아민의 기본 특성보다 낮습니다(염도 상수 비교). 왜? 3차 아민에서 질소 원자는 사방이 탄화수소 라디칼로 둘러싸여 있어 반응에 들어가는 능력이 방해를 받습니다.

암모니아와 같은 아민은 할로알칸과 반응하여 할로겐 원자를 대체할 수 있습니다.

CH 3 Br + NH 3 = CH 3 NH 2 + HBr;

CH 3 NH 2 + CH 3 Br \u003d (CH 3) 2 NH + HBr;

(CH 3) 2 NH + CH 3 Br \u003d (CH 3) 3 N + HBr.

3차 아민은 할로겐을 대체할 수도 있으므로 반응이 더 진행될 수 있습니다. 4차 암모늄 염이 형성됩니다 - 테트라메틸암모늄 브로마이드(CH 3) 4 NBr:

(CH3)3N + CH3Br = (CH3)4N+ + Br-.

수업 요약

이번 강의에서는 “아미노 화합물. 분류, 이성질체, 이름 및 물리적 특성". 당신은 산소 함유 유기 화합물의 생성을 반복하고 암모니아와 물의 몇 가지 공통 특성을 기억했습니다. 그런 다음 아미노 화합물을 얻는 방법을 살펴보았습니다. 분류, 이성질체, 이름 및 고유 물리적 특성을 연구했습니다. .

서지

1. Rudzitis G.E., 펠드만 F.G. 화학: 유기화학. 10학년: 교육기관용 교과서: 기초수준 / G. E. 루지티스, F.G. 펠드먼. - 14판. - M .: 교육, 2012.
2. 화학. 10학년. 프로필 수준: 교과서. 일반 교육용 기관 / V.V. 에레민, N.E. 쿠즈멘코, V.V. 루닌, A.A. Drozdov, V.I. 테레닌. -M .: Bustard, 2008. - 463p.
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숙제

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2. 제한 아민과 알코올의 특성을 비교하십시오.
3. 아민의 염기성을 확인하는 반응식을 쓰십시오.