Womit reagieren Amine? Tabelle. Amine

Basierend auf der Art der Kohlenwasserstoffsubstituenten werden Amine unterteilt in:

Allgemeine Strukturmerkmale von Aminen

Genau wie im Ammoniakmolekül verfügt das Stickstoffatom im Molekül eines beliebigen Amins über ein einzelnes Elektronenpaar, das auf eine der Ecken des verzerrten Tetraeders gerichtet ist:

Aus diesem Grund weisen Amine wie Ammoniak deutlich ausgeprägte basische Eigenschaften auf.

So reagieren Amine, ähnlich wie Ammoniak, reversibel mit Wasser und bilden schwache Basen:

Die Bindung zwischen dem Wasserstoffkation und dem Stickstoffatom im Aminmolekül erfolgt über einen Donor-Akzeptor-Mechanismus aufgrund des freien Elektronenpaars des Stickstoffatoms. Gesättigte Amine sind im Vergleich zu Ammoniak stärkere Basen, weil In solchen Aminen haben Kohlenwasserstoffsubstituenten einen positiv induktiven (+I) Effekt. Dabei erhöht sich die Elektronendichte am Stickstoffatom, was dessen Wechselwirkung mit dem H+-Kation erleichtert.

Aromatische Amine weisen im Vergleich zu Ammoniak schwächere Grundeigenschaften auf, wenn die Aminogruppe direkt mit dem aromatischen Ring verbunden ist. Dies liegt daran, dass das freie Elektronenpaar des Stickstoffatoms in Richtung des aromatischen π-Systems des Benzolrings verschoben wird, wodurch die Elektronendichte am Stickstoffatom abnimmt. Dies führt wiederum zu einer Verschlechterung der Grundeigenschaften, insbesondere der Fähigkeit zur Wechselwirkung mit Wasser. Anilin reagiert beispielsweise nur mit starken Säuren, reagiert jedoch praktisch nicht mit Wasser.

Chemische Eigenschaften gesättigter Amine

Wie bereits erwähnt, reagieren Amine reversibel mit Wasser:

Wässrige Lösungen von Aminen reagieren aufgrund der Dissoziation der entstehenden Basen alkalisch:

Gesättigte Amine reagieren aufgrund ihrer stärkeren basischen Eigenschaften besser mit Wasser als Ammoniak.

Die Grundeigenschaften gesättigter Amine nehmen in der Reihe zu.

Sekundäre gesättigte Amine sind stärkere Basen als primäre gesättigte Amine, die wiederum stärkere Basen als Ammoniak sind. Was die Grundeigenschaften tertiärer Amine betrifft, so sind die Grundeigenschaften tertiärer Amine bei Reaktionen in wässrigen Lösungen deutlich schlechter ausgeprägt als die sekundärer Amine und sogar etwas schlechter als die primärer Amine. Dies ist auf sterische Hinderungen zurückzuführen, die die Geschwindigkeit der Aminprotonierung erheblich beeinflussen. Mit anderen Worten: Drei Substituenten „blockieren“ das Stickstoffatom und stören dessen Wechselwirkung mit H+-Kationen.

Wechselwirkung mit Säuren

Sowohl freie gesättigte Amine als auch ihre wässrigen Lösungen reagieren mit Säuren. Dabei entstehen Salze:

Da die basischen Eigenschaften gesättigter Amine ausgeprägter sind als die von Ammoniak, reagieren solche Amine auch mit schwachen Säuren, wie etwa Kohlensäure:

Aminsalze sind Feststoffe, die in Wasser gut löslich und in unpolaren organischen Lösungsmitteln schlecht löslich sind. Die Wechselwirkung von Aminsalzen mit Alkalien führt zur Freisetzung freier Amine, ähnlich der Verdrängung von Ammoniak bei der Einwirkung von Alkalien auf Ammoniumsalze:

2. Primäre gesättigte Amine reagieren mit salpetriger Säure unter Bildung der entsprechenden Alkohole, Stickstoff N2 und Wasser. Zum Beispiel:

Ein charakteristisches Merkmal dieser Reaktion ist die Bildung von Stickstoffgas. Daher ist sie qualitativ für primäre Amine und wird verwendet, um sie von sekundären und tertiären Aminen zu unterscheiden. Es ist zu beachten, dass diese Reaktion am häufigsten durchgeführt wird, indem das Amin nicht mit einer Lösung der salpetrigen Säure selbst, sondern mit einer Lösung eines Salzes der salpetrigen Säure (Nitrit) gemischt wird und dieser Mischung dann eine starke Mineralsäure zugesetzt wird. Bei der Wechselwirkung von Nitriten mit starken Mineralsäuren entsteht salpetrige Säure, die dann mit dem Amin reagiert:

Sekundäre Amine ergeben unter ähnlichen Bedingungen ölige Flüssigkeiten, sogenannte N-Nitrosamine, diese Reaktion tritt jedoch in echten USE-Tests in der Chemie nicht auf. Tertiäre Amine reagieren nicht mit salpetriger Säure.

Die vollständige Verbrennung etwaiger Amine führt zur Bildung von Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff:

Wechselwirkung mit Haloalkanen

Es ist bemerkenswert, dass genau das gleiche Salz durch die Einwirkung von Chlorwasserstoff auf ein stärker substituiertes Amin erhalten wird. In unserem Fall, wenn Chlorwasserstoff mit Dimethylamin reagiert:

Herstellung von Aminen:

1) Alkylierung von Ammoniak mit Halogenalkanen:

Bei Ammoniakmangel wird statt Amin dessen Salz gewonnen:

2) Reduktion durch Metalle (in der Aktivitätsreihe zu Wasserstoff) in saurer Umgebung:

Anschließend erfolgt die Behandlung der Lösung mit Alkali, um das freie Amin freizusetzen:

3) Die Reaktion von Ammoniak mit Alkoholen beim Durchleiten ihrer Mischung durch erhitztes Aluminiumoxid. Je nach Alkohol-/Amin-Verhältnis entstehen primäre, sekundäre oder tertiäre Amine:

Chemische Eigenschaften von Anilin

Anilin - der Trivialname für Aminobenzol mit der Formel:

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist im Anilinmolekül die Aminogruppe direkt mit dem aromatischen Ring verbunden. Solche Amine haben, wie bereits erwähnt, deutlich weniger ausgeprägte basische Eigenschaften als Ammoniak. So reagiert Anilin insbesondere praktisch nicht mit Wasser und schwachen Säuren wie Kohlensäure.

Reaktion von Anilin mit Säuren

Anilin reagiert mit starken und mittelstarken anorganischen Säuren. Dabei entstehen Phenylammoniumsalze:

Reaktion von Anilin mit Halogenen

Wie bereits zu Beginn dieses Kapitels gesagt wurde, wird die Aminogruppe in aromatischen Aminen in den aromatischen Ring hineingezogen, was wiederum die Elektronendichte am Stickstoffatom verringert und dadurch im aromatischen Ring erhöht. Eine Erhöhung der Elektronendichte im aromatischen Ring führt dazu, dass elektrophile Substitutionsreaktionen, insbesondere Reaktionen mit Halogenen, insbesondere in ortho- und para-Position zur Aminogruppe deutlich leichter ablaufen. Daher reagiert Anilin leicht mit Bromwasser und bildet einen weißen Niederschlag von 2,4,6-Tribromanilin:

Diese Reaktion ist für Anilin qualitativ und ermöglicht häufig die Identifizierung unter anderen organischen Verbindungen.

Reaktion von Anilin mit salpetriger Säure

Anilin reagiert mit salpetriger Säure, erscheint aber aufgrund der Spezifität und Komplexität dieser Reaktion nicht im eigentlichen Einheitlichen Staatsexamen in Chemie.

Anilin-Alkylierungsreaktionen

Durch sequentielle Alkylierung von Anilin am Stickstoffatom mit Halogenkohlenwasserstoffen können sekundäre und tertiäre Amine erhalten werden:

Anilin gewinnen

1. Reduktion von Nitrobenzol durch Metalle in Gegenwart starker nichtoxidierender Säuren:

C 6 H 5 -NO 2 + 3Fe + 7HCl = +Cl- + 3FeCl 2 + 2H 2 O

Cl - + NaOH = C 6 H 5 -NH 2 + NaCl + H 2 O

Als Metalle können alle Metalle verwendet werden, die in der Aktivitätsreihe vor Wasserstoff stehen.

Reaktion von Chlorbenzol mit Ammoniak:

C 6 H 5 −Cl + 2NH 3 → C 6 H 5 NH 2 + NH 4 Cl

Chemische Eigenschaften von Aminosäuren

Aminosäuren sind Verbindungen, deren Moleküle zwei Arten von funktionellen Gruppen enthalten – Aminogruppen (-NH 2) und Carboxygruppen (-COOH).

Mit anderen Worten: Aminosäuren können als Derivate von Carbonsäuren betrachtet werden, in deren Molekülen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Aminogruppen ersetzt sind.

Somit kann die allgemeine Formel von Aminosäuren als (NH 2) x R(COOH) y geschrieben werden, wobei x und y am häufigsten gleich eins oder zwei sind.

Da Aminosäuremoleküle sowohl eine Aminogruppe als auch eine Carboxylgruppe enthalten, weisen sie ähnliche chemische Eigenschaften auf wie Amine und Carbonsäuren.

Saure Eigenschaften von Aminosäuren

Bildung von Salzen mit Alkalien und Alkalicarbonaten

Veresterung von Aminosäuren

Aminosäuren können unter Veresterung mit Alkoholen reagieren:

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

Grundlegende Eigenschaften von Aminosäuren

1. Bildung von Salzen bei Wechselwirkung mit Säuren

NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —

2. Wechselwirkung mit salpetriger Säure

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

Hinweis: Die Wechselwirkung mit salpetriger Säure verläuft auf die gleiche Weise wie mit primären Aminen

3. Alkylierung

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —

4. Wechselwirkung von Aminosäuren untereinander

Aminosäuren können miteinander reagieren und Peptide bilden – Verbindungen, die in ihren Molekülen die Peptidbindung –C(O)-NH- enthalten.

Dabei ist zu beachten, dass bei einer Reaktion zwischen zwei unterschiedlichen Aminosäuren ohne Einhaltung bestimmter Synthesebedingungen gleichzeitig die Bildung unterschiedlicher Dipeptide erfolgt. Anstelle der oben beschriebenen Reaktion von Glycin mit Alanin, die zu Glycylananin führt, kann beispielsweise die Reaktion stattfinden, die zu Alanylglycin führt:

Darüber hinaus reagiert das Glycinmolekül nicht unbedingt mit dem Alaninmolekül. Peptisierungsreaktionen treten auch zwischen Glycinmolekülen auf:

Und Alanin:

Da die Moleküle der resultierenden Peptide außerdem wie die ursprünglichen Aminosäuremoleküle Aminogruppen und Carboxylgruppen enthalten, können die Peptide selbst aufgrund der Bildung neuer Peptidbindungen mit Aminosäuren und anderen Peptiden reagieren.

Aus einzelnen Aminosäuren werden synthetische Polypeptide oder sogenannte Polyamidfasern hergestellt. So wird Nylon in der Industrie insbesondere durch die Polykondensation von 6-Aminohexan (ε-Aminocapronsäure) synthetisiert:

Das dabei entstehende Nylonharz wird zur Herstellung von Textilfasern und Kunststoffen verwendet.

Bildung innerer Salze von Aminosäuren in wässriger Lösung

In wässrigen Lösungen liegen Aminosäuren überwiegend in Form innerer Salze vor – bipolare Ionen (Zwitterionen):

Gewinnung von Aminosäuren

1) Reaktion chlorierter Carbonsäuren mit Ammoniak:

Cl-CH 2 -COOH + 2NH 3 = NH 2 -CH 2 -COOH + NH 4 Cl

2) Abbau (Hydrolyse) von Proteinen unter Einwirkung von Lösungen starker Mineralsäuren und Laugen.

Amine sind organische Derivate von Ammoniak, die eine NH 2 -Aminogruppe und einen organischen Rest enthalten. Im Allgemeinen handelt es sich bei einer Aminformel um eine Ammoniakformel, bei der die Wasserstoffatome durch einen Kohlenwasserstoffrest ersetzt wurden.

Einstufung

• Basierend darauf, wie viele Wasserstoffatome in Ammoniak durch ein Radikal ersetzt werden, werden primäre Amine (ein Atom), sekundäre und tertiäre Amine unterschieden. Radikale können vom gleichen oder unterschiedlichen Typ sein.
• Ein Amin kann mehr als eine Aminogruppe enthalten. Nach diesem Merkmal werden sie in Mono-, Di-, Tri-, ... Polyamine unterteilt.
• Basierend auf der Art der mit dem Stickstoffatom verbundenen Radikale gibt es aliphatische (keine zyklische Ketten enthaltende), aromatische (enthaltend einen Zyklus, das bekannteste ist Anilin mit einem Benzolring), gemischte (fettaromatische, enthaltende zyklische und nicht- zyklische Radikale).

Eigenschaften

Abhängig von der Länge der Atomkette im organischen Rest können Amine gasförmig (Tri-, Di-, Methylamin, Ethylamin), flüssig oder fest sein. Je länger die Kette, desto härter die Substanz. Die einfachsten Amine sind wasserlöslich, aber wenn wir zu komplexeren Verbindungen übergehen, nimmt die Wasserlöslichkeit ab.

Gasförmige und flüssige Amine sind Stoffe mit ausgeprägtem Ammoniakgeruch. Feste sind praktisch geruchlos.

Amine weisen bei chemischen Reaktionen starke basische Eigenschaften auf; durch Wechselwirkung mit anorganischen Säuren entstehen Alkylammoniumsalze. Die Reaktion mit salpetriger Säure ist für diese Verbindungsklasse qualitativ. Bei einem primären Amin entstehen Alkohol und Stickstoffgas, bei einem sekundären Amin ein unlöslicher gelber Niederschlag mit ausgeprägtem Nitrosodimethylamin-Geruch; mit tertiär findet die Reaktion nicht statt.

Sie reagieren mit Sauerstoff (Brennen in der Luft), Halogenen, Carbonsäuren und deren Derivaten, Aldehyden, Ketonen.

Mit wenigen Ausnahmen sind fast alle Amine giftig. So dringt der berühmteste Vertreter dieser Klasse, Anilin, leicht in die Haut ein, oxidiert Hämoglobin, schwächt das Zentralnervensystem, stört den Stoffwechsel, was sogar zum Tod führen kann. Giftig für Menschen und Dämpfe.

Anzeichen einer Vergiftung:

Dyspnoe,
- Blaufärbung der Nase, Lippen, Fingerspitzen,
- schnelle Atmung und erhöhter Herzschlag, Bewusstlosigkeit.

Erste Hilfe:

Waschen Sie das chemische Reagenz mit Watte und Alkohol ab.
- Zugang zu sauberer Luft gewährleisten,
- Rufen Sie einen Krankenwagen.

Anwendung

Als Härter für Epoxidharze.

Als Katalysator in der chemischen Industrie und Metallurgie.

Rohstoffe für die Herstellung von Polyamid-Kunstfasern, beispielsweise Nylon.

Zur Herstellung von Polyurethanen, Polyurethanschäumen, Polyurethanklebstoffen.

Das Ausgangsprodukt zur Herstellung von Anilin ist die Basis für Anilinfarbstoffe.

Zur Herstellung von Arzneimitteln.

Zur Herstellung von Phenol-Formaldehyd-Harzen.

Zur Synthese von Repellentien, Fungiziden, Insektiziden, Pestiziden, Mineraldüngern, Gummivulkanisationsbeschleunigern, Korrosionsschutzreagenzien und Pufferlösungen.

Als Zusatz zu Motorölen und Kraftstoffen, Trockenkraftstoff.

Zur Herstellung lichtempfindlicher Materialien.

Hexamin wird als Lebensmittelzusatzstoff und auch als Inhaltsstoff in Kosmetika verwendet.

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Methylamin

Primäres aliphatisches Amin. Es ist ein gefragter Rohstoff für die Herstellung von Medikamenten, Farbstoffen und Pestiziden.

Diethylamin

Sekundäres Amin. Es wird als Ausgangsprodukt bei der Herstellung von Pestiziden, Arzneimitteln (z. B. Novocain), Farbstoffen, Repellentien, Kraftstoffzusätzen und Motorölen verwendet. Daraus werden Reagenzien zum Korrosionsschutz, zur Erzanreicherung, zur Aushärtung von Epoxidharzen und zur Beschleunigung von Vulkanisationsprozessen hergestellt.

Triethylamin

Tertiäres Amin. Wird in der chemischen Industrie als Katalysator bei der Herstellung von Gummi verwendet. Epoxidharze, Polyurethanschäume. In der Metallurgie dient es als Härtungskatalysator bei nichtbrennenden Prozessen. Rohstoffe in der organischen Synthese von Arzneimitteln, Mineraldüngern, Unkrautbekämpfungsmitteln, Farben.

1-Butylamin

Tert-Butylamin, eine Verbindung, in der eine organische Tert-Butylgruppe an Stickstoff gebunden ist. Die Substanz wird bei der Synthese von Gummivulkanisationsverstärkern, Medikamenten, Farbstoffen, Tanninen, Unkraut- und Insektenbekämpfungsmitteln verwendet.

Hexamin (Hexamin)

Polyzyklisches Amin. Ein in der Wirtschaft gefragter Stoff. Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff, Arzneimittel- und Arzneimittelkomponente, Inhaltsstoff in Kosmetika, Pufferlösungen für die analytische Chemie; als Trockenbrennstoff, Härter für Polymerharze, bei der Synthese von Phenol-Formaldehyd-Harzen, Fungiziden, Sprengstoffen und Korrosionsschutzmitteln.

Die häufigste Eigenschaft aller organischen Verbindungen ist ihre Brennfähigkeit. Ammoniak selbst brennt und zwar im Allgemeinen leicht, aber es in Brand zu setzen ist nicht immer einfach. Im Gegensatz dazu entzünden sich Amine leicht und brennen meist mit einer farblosen oder leicht gefärbten Flamme. Dabei wird der Stickstoff von Aminen traditionell zu molekularem Stickstoff oxidiert, da Stickoxide instabil sind.

Amine entzünden sich an der Luft leichter als Ammoniak.

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

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

Grundeigenschaften

Primäre, sekundäre und tertiäre Amine enthalten notwendigerweise ein freies Elektronenpaar, wie es sich für dreiwertigen Stickstoff gehört. Das heißt, Amine in Lösung weisen basische Eigenschaften auf oder ihre Lösungen sind Basen. Aus diesem Grund färben sich Amine in einer wässrigen Lösung Lackmus blau und Phenolphthalein purpurrot. Reis. 12.

Reis. 1 .

Reis. 2 .

Dank dieses Elektronenpaares kann eine Donor-Akzeptor-Bindung mit einem Wasserstoffion gebildet werden:

C 2 H 5 NH 2 + H + = C 2 H 5 NH 3 +.

Somit weisen Amine wie Ammoniak die Eigenschaften von Basen auf:

NH 3 + H 2 O NH 4 OH;

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

Ammoniak bildet mit Säuren Salze Ammonium und Amine sind Alkylammonium :

NH 3 + HBr = NH 4 Br ( Ammoniumbromid)

C 2 H 5 NH 2 + HBr = C 2 H 5 NH 3 Br ( Ethylammoniumbromid)

So wie Ammoniak mit Säuren Ammoniumsalze bildet, bilden Amine die entsprechenden Salze. Diese Salze können, wie im Fall von Ammoniak, nicht nur bei der Reaktion wässriger Lösungen, sondern auch in der Gasphase entstehen, wenn die Amine ausreichend flüchtig sind.

Das heißt, wenn Sie Gefäße mit konzentrierter Salzsäure oder sogar einer organischen flüchtigen Säure wie Essigsäure und ein Gefäß mit einem flüchtigen Amin nebeneinander stellen, dann wird im Raum zwischen ihnen bald etwas erscheinen, das Rauch ohne Feuer ähnelt. d. h. es bilden sich Kristalle, die einem Alkylaminsalz entsprechen. Reis. 3.

Reis. 3 .

Alkalien verdrängen Amine , das wie Ammoniak schwach Basen, aus Alkylammoniumsalzen:

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

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

Die Grundeigenschaften von Aminen sind höher als die von Ammoniak. Warum? Die Bildung einer Donor-Akzeptor-Bindung mit einem Wasserstoffion erfolgt umso leichter, je höher die Elektronendichte am Stickstoffatom ist. Kohlenwasserstoffradikale enthalten viele Elektronen und „teilen“ diese leicht mit dem Stickstoffatom (Abb. 4).

Reis. 4. Donor-Akzeptor-Bindung mit einem Wasserstoffion

Allerdings sind die Grundeigenschaften tertiärer Amine geringer als die sekundärer (vergleiche die Basizitätskonstanten). Warum? In einem tertiären Amin ist das Stickstoffatom allseitig von Kohlenwasserstoffresten umgeben und dadurch in seiner Reaktionsfähigkeit eingeschränkt.

Amine können wie Ammoniak mit Halogenalkanen reagieren und dabei das Halogenatom ersetzen:

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

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

(CH 3) 2 NH + CH 3 Br = (CH 3) 3 N + HBr.

Tertiäre Amine können auch Halogen ersetzen, sodass die Reaktion weitergehen kann. Es entsteht ein quartäres Ammoniumsalz – Tetramethylammoniumbromid (CH 3) 4 NBr:

(CH 3) 3 N + CH 3 Br = (CH 3) 4 N+ + Br-.

Zusammenfassung der Lektion

In dieser Lektion ging es um das Thema „Aminoverbindungen. Klassifikation, Isomerie, Namen und physikalische Eigenschaften.“ Sie haben die Entstehung sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen besprochen und einige allgemeine Eigenschaften von Ammoniak und Wasser in Erinnerung gerufen. Dann haben wir uns angeschaut, wie man Aminoverbindungen erhält. Wir haben ihre Klassifizierung, Isomerie, Namen und ihre inhärenten physikalischen Eigenschaften untersucht. .

Referenzliste

1. Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemie: Organische Chemie. 10. Klasse: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen: Grundstufe/G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. - M.: Bildung, 2012.
2. Chemie. 10. Klasse. Profilniveau: akademisch. für die Allgemeinbildung Institutionen/V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin, A.A. Drozdov, V.I. Terenin. - M.: Bustard, 2008. - 463 S.
3. Chemie. Klasse 11. Profilniveau: akademisch. für die Allgemeinbildung Institutionen/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin, A.A. Drozdov, V.I. Terenin. - M.: Bustard, 2010. - 462 S.
4. Chomtschenko G.P., Chomtschenko I.G. Sammlung von Problemen der Chemie für Studienanfänger. - 4. Aufl. - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2012. - 278 S.

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2. Chemie.ssu.samara.ru ().
3. Khimik.ru ().
4. Promobud.ua ().

Hausaufgaben

1. Nr. 3, 4 (S. 14) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemie: Organische Chemie. 10. Klasse: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen: Grundstufe/G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. - M.: Bildung, 2012.
2. Vergleichen Sie die Eigenschaften limitierender Amine und Alkohole.
3. Schreiben Sie Reaktionsgleichungen, die die Basizität von Aminen bestätigen.

Amine - Dabei handelt es sich um Derivate des Ammoniaks (NH 3), in deren Molekül ein, zwei oder drei Wasserstoffatome durch Kohlenwasserstoffreste ersetzt sind.

Entsprechend der Anzahl der Kohlenwasserstoffreste, die Wasserstoffatome im NH 3 -Molekül ersetzen, können alle Amine in drei Typen eingeteilt werden:

Die Gruppe - NH 2 wird als Aminogruppe bezeichnet. Es gibt auch Amine, die zwei, drei oder mehr Aminogruppen enthalten

Nomenklatur

Das Wort „Amin“ wird dem Namen der mit Stickstoff verbundenen organischen Reste hinzugefügt und die Gruppen werden in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt: CH3NC3H – Methylpropylamin, CH3N(C6H5)2 – Methyldiphenylamin. Bei höheren Aminen wird der Name auf Basis des Kohlenwasserstoffs gebildet und mit dem Präfix „Amino“, „Diamino“, „Triamino“ versehen, das den numerischen Index des Kohlenstoffatoms angibt. Für einige Amine werden Trivialnamen verwendet: C6H5NH2 – Anilin (systematischer Name – Phenylamin).

Bei Aminen sind Kettenisomerie, Isomerie der funktionellen Gruppenposition und Isomerie zwischen Amintypen möglich

Physikalische Eigenschaften

Primäre Amine mit niedrigem Grenzwert sind gasförmige Substanzen, haben einen Ammoniakgeruch und sind in Wasser gut löslich. Amine mit einem höheren relativen Molekulargewicht sind Flüssigkeiten oder Feststoffe; ihre Löslichkeit in Wasser nimmt mit zunehmendem Molekulargewicht ab.

Chemische Eigenschaften

Amine haben ähnliche chemische Eigenschaften wie Ammoniak.

1. Wechselwirkung mit Wasser – Bildung substituierter Ammoniumhydroxide. Eine Lösung von Ammoniak in Wasser hat schwach alkalische (basische) Eigenschaften. Der Grund für die grundlegenden Eigenschaften von Ammoniak ist das Vorhandensein eines einzelnen Elektronenpaars am Stickstoffatom, das an der Bildung einer Donor-Akzeptor-Bindung mit einem Wasserstoffion beteiligt ist. Aus dem gleichen Grund sind Amine auch schwache Basen. Amine sind organische Basen.

2. Wechselwirkung mit Säuren – Bildung von Salzen (Neutralisationsreaktionen). Als Base bildet Ammoniak mit Säuren Ammoniumsalze. Ebenso entstehen bei der Reaktion von Aminen mit Säuren substituierte Ammoniumsalze. Alkalien verdrängen als stärkere Basen Ammoniak und Amine aus ihren Salzen.

3. Verbrennung von Aminen. Amine sind brennbare Stoffe. Die Verbrennungsprodukte von Aminen sind wie auch andere stickstoffhaltige organische Verbindungen Kohlendioxid, Wasser und freier Stickstoff.

Unter Alkylierung versteht man die Einführung eines Alkylsubstituenten in ein Molekül einer organischen Verbindung. Typische Alkylierungsmittel sind Alkylhalogenide, Alkene, Epoxidverbindungen, Alkohole und seltener Aldehyde, Ketone, Ether, Sulfide und Diazoalkane. Zu den Alkylierungskatalysatoren zählen Mineralsäuren, Lewis-Säuren und Zeolithe.

Acylierung. Beim Erhitzen mit Carbonsäuren, ihren Anhydriden, Säurechloriden oder Estern werden primäre und sekundäre Amine acyliert, um N-substituierte Amide, Verbindungen mit der -C(O)N-Einheit, zu bilden<:

Die Reaktion mit Anhydriden erfolgt unter milden Bedingungen. Säurechloride reagieren noch leichter; die Reaktion wird in Gegenwart einer Base durchgeführt, um das entstehende HCl zu binden.

Primäre und sekundäre Amine reagieren auf unterschiedliche Weise mit salpetriger Säure. Salpetrige Säure wird verwendet, um primäre, sekundäre und tertiäre Amine voneinander zu unterscheiden. Aus primären Aminen entstehen primäre Alkohole:

C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 +H2O

Dabei wird Gas (Stickstoff) freigesetzt. Dies ist ein Zeichen dafür, dass sich im Kolben ein primäres Amin befindet.

Sekundäre Amine bilden mit salpetriger Säure gelbe, schwerlösliche Nitrosamine – Verbindungen, die das Fragment >N-N=O enthalten:

(C2H5)2NH + HNO2 → (C2H5)2N-N=O + H2O

Sekundäre Amine sind kaum zu übersehen, der charakteristische Geruch von Nitrosodimethylamin breitet sich im gesamten Labor aus.

Tertiäre Amine lösen sich bei normalen Temperaturen einfach in salpetriger Säure. Beim Erhitzen ist eine Reaktion unter Abspaltung von Alkylradikalen möglich.

Methoden zur Beschaffung

1. Wechselwirkung von Alkoholen mit Ammoniak beim Erhitzen in Gegenwart von Al 2 0 3 als Katalysator.

2. Wechselwirkung von Alkylhalogeniden (Haloalkanen) mit Ammoniak. Das resultierende primäre Amin kann mit überschüssigem Alkylhalogenid und Ammoniak unter Bildung eines sekundären Amins reagieren. Tertiäre Amine können auf ähnliche Weise hergestellt werden

Aminosäuren. Klassifikation, Isomerie, Nomenklatur, Produktion. Physikalische und chemische Eigenschaften. Amphotere Eigenschaften, bipolare Struktur, isoelektrischer Punkt. Polypeptide. Einzelne Vertreter: Glycin, Alanin, Cystein, Cystin, a-Aminocapronsäure, Lysin, Glutaminsäure.

Aminosäuren- Dies sind Derivate von Kohlenwasserstoffen, die Aminogruppen (-NH 2) und Carboxylgruppen -COOH enthalten.

Allgemeine Formel: (NH 2) f R(COOH) n wobei m und n am häufigsten gleich 1 oder 2. Aminosäuren sind also Verbindungen mit gemischten Funktionen.

Einstufung

Isomerie

Die Isomerie von Aminosäuren hängt wie auch von Hydroxysäuren von der Isomerie der Kohlenstoffkette und von der Position der Aminogruppe relativ zur Carboxylgruppe ab (A-, β - und γ - Aminosäuren usw.). Darüber hinaus enthalten alle natürlichen Aminosäuren außer Aminoessigsäure asymmetrische Kohlenstoffatome, sodass sie optische Isomere (Antipoden) haben. Es gibt D- und L-Reihen von Aminosäuren. Es ist zu beachten, dass alle Aminosäuren, aus denen Proteine ​​bestehen, zur L-Reihe gehören.

Nomenklatur

Aminosäuren haben meist Trivialnamen (Aminoessigsäure wird beispielsweise anders genannt). Glykol oder Eis, und Aminopropionsäure - Alanin usw.). Der Name einer Aminosäure besteht gemäß der systematischen Nomenklatur aus dem Namen der entsprechenden Carbonsäure, von der sie ein Derivat ist, mit dem Zusatz des Wortes Amino- als Präfix. Die Position der Aminogruppe in der Kette wird durch Zahlen angegeben.

Methoden zur Beschaffung

1. Wechselwirkung von α-Halogencarbonsäuren mit überschüssigem Ammoniak. Bei diesen Reaktionen wird das Halogenatom in halogenierten Carbonsäuren (zu ihrer Herstellung siehe § 10.4) durch eine Aminogruppe ersetzt. Der entstehende Chlorwasserstoff wird durch überschüssiges Ammoniak zu Ammoniumchlorid gebunden.

2. Proteinhydrolyse. Bei der Hydrolyse von Proteinen entstehen meist komplexe Aminosäuregemische, mit speziellen Methoden lassen sich aus diesen Gemischen jedoch einzelne reine Aminosäuren isolieren.

Physikalische Eigenschaften

Aminosäuren sind farblose kristalline Substanzen, gut wasserlöslich, Schmelzpunkt 230-300°C. Многие α-аминокислоты имеют сладкий вкус.

Chemische Eigenschaften

1. Взаимодействие с основаниями и с кислотами:

а) как кислота (участвует карбоксильная группа).

b) als Base (eine Aminogruppe ist beteiligt).

2. Взаимодействие внутри молекулы - образование внутренних солей:

а) моноаминомонокарбоновые кислоты (нейтральные кислоты). Водные растворы моноаминомонокарбоновых кислот нейтральны (рН = 7);

б) моноаминодикарбоновые кислоты (кислые аминокислоты). Водные растворы моноаминодикарбоновых кислот имеют рН< 7 (кислая среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + ;

в) диаминомонокарбоновые кислоты (основные аминокислоты). Wässrige Lösungen von Diaminomonocarbonsäuren haben einen pH-Wert > 7 (alkalisches Milieu), da durch die Bildung innerer Salze dieser Säuren ein Überschuss an OH-Hydroxidionen in der Lösung auftritt.

3. Die Wechselwirkung von Aminosäuren untereinander – die Bildung von Peptiden.

4. Reagieren Sie mit Alkoholen unter Bildung von Estern.

Der isoelektrische Punkt von Aminosäuren, die keine zusätzlichen NH2- oder COOH-Gruppen enthalten, ist das arithmetische Mittel zwischen zwei pK-Werten: bzw. für Alanin .

Der isoelektrische Punkt einer Reihe anderer Aminosäuren, die zusätzliche saure oder basische Gruppen enthalten (Asparagin- und Glutaminsäure, Lysin, Arginin, Tyrosin usw.), hängt auch von der Säure oder Basizität der Reste dieser Aminosäuren ab. Für Lysin beispielsweise sollte pI aus der halben Summe der pK-Werte für α- und ε-NH2-Gruppen berechnet werden. Somit liegen im pH-Bereich von 4,0 bis 9,0 fast alle Aminosäuren überwiegend in Form von Zwitterionen vor mit einer protonierten Aminogruppe und einer dissoziierten Carboxylgruppe.

Polypeptide enthalten mehr als zehn Aminosäurereste.

Glycin (Aminouxsäure, Aminoethansäure) ist die einfachste aliphatische Aminosäure, die einzige Aminosäure, die keine optischen Isomere aufweist. Empirische Formel C2H5NO2

Alanin (Aminopropansäure) ist eine aliphatische Aminosäure. α-Alanin ist Bestandteil vieler Proteine, β-Alanin ist Bestandteil einer Reihe biologisch aktiver Verbindungen. Chemische Formel NH2 -CH -CH3 -COOH. Alanin wird in der Leber leicht in Glukose umgewandelt und umgekehrt. Dieser Prozess wird als Glukose-Alanin-Zyklus bezeichnet und ist einer der Hauptwege der Glukoneogenese in der Leber.

Cystein (α-Amino-β-thiopropionsäure; 2-Amino-3-sulfanylpropansäure) ist eine aliphatische schwefelhaltige Aminosäure. Оптически активна, существует в виде L- и D- изомеров. L-Cystein ist Bestandteil von Proteinen und Peptiden und spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung von Hautgewebe. Имеет значение для дезинтоксикационных процессов. Эмпирическая формула C3H7NO2S.

Cystin (chemisch) (3,3"-Dithio-bis-2-aminopropionsäure, Dicystein) ist eine aliphatische schwefelhaltige Aminosäure, farblose Kristalle, wasserlöslich.

Cystin ist eine nicht-kodierte Aminosäure, die ein Produkt der oxidativen Dimerisierung von Cystein ist, bei der zwei Thiolgruppen von Cystein eine Cystin-Disulfidbindung bilden. Cystin enthält zwei Aminogruppen und zwei Carboxylgruppen und ist eine zweibasige Diaminosäure. Empirische Formel C6H12N2O4S2

Im Körper kommen sie hauptsächlich als Bestandteil von Proteinen vor.

Aminocapronsäure (6-Aminohexansäure oder ε-Aminocapronsäure) ist ein blutstillendes Arzneimittel, das die Umwandlung von Profibrinolysin in Fibrinolysin hemmt. Brutto-

Formel C6H13NO2.

Lysin (2,6-Diaminohexansäure) ist eine aliphatische Aminosäure mit ausgeprägten basischen Eigenschaften; незаменимая аминокислота. Химическая формула: C6H14N2O2

Лизин входит в состав белков. Lysin ist eine essentielle Aminosäure, Bestandteil fast aller Proteine ​​und notwendig für Wachstum, Gewebereparatur, Produktion von Antikörpern, Hormonen, Enzymen und Albuminen.

Glutaminsäure (2-Aminopentandisäure) ist eine aliphatische Aminosäure. In lebenden Organismen liegt Glutaminsäure in Form des Glutamat-Anions in Proteinen, einer Reihe niedermolekularer Substanzen und in freier Form vor. Глутаминовая кислота играет важную роль в азотистом обмене. Химическая формула C5H9N1O4

Glutaminsäure ist ebenfalls eine Neurotransmitter-Aminosäure, einer der wichtigen Vertreter der Klasse der „exzitatorischen Aminosäuren“. Die Bindung von Glutamat an bestimmte neuronale Rezeptoren führt zu deren Erregung.

Простые и сложные белки. Пептидная связь. Понятие о первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуре белковой молекулы. Arten von Verbindungen, die die räumliche Struktur des Proteinmoleküls bestimmen (Wasserstoff-, Disulfid-, Ionen-, hydrophobe Wechselwirkungen). Physikalische und chemische Eigenschaften von Proteinen (Fällung, Denaturierung, Farbreaktionen). Изоэлектрическая точка. Значение белков.

Proteine ​​- Hierbei handelt es sich um natürliche hochmolekulare Verbindungen (Biopolymere), deren strukturelle Grundlage Polypeptidketten sind, die aus α-Aminosäureresten aufgebaut sind.

Einfache Proteine ​​(Proteine) sind organische Substanzen mit hohem Molekulargewicht, die aus Alpha-Aminosäuren bestehen, die über eine Peptidbindung zu einer Kette verbunden sind.

Komplexe Proteine ​​(Proteide) sind zweikomponentige Proteine, in denen neben Peptidketten (einfaches Protein) eine Komponente nicht-aminosaurer Natur eine prosthetische Gruppe ist.

Peptidverbindung - Die Art der Amidbindung, die bei der Bildung von Proteinen und Peptiden als Ergebnis der Wechselwirkung der α-Aminogruppe (-nh2) einer Aminosäure mit einer α-Carboxylgruppe (-sulf) einer anderen Aminosäure auftritt.

Die Primärstruktur ist die Abfolge von Aminosäuren in einer Polypeptidkette. Wichtige Merkmale der Primärstruktur sind konservative Motive – Kombinationen von Aminosäuren, die eine Schlüsselrolle bei Proteinfunktionen spielen. Konservative Motive bleiben im Verlauf der Evolution von Arten erhalten, es ist oft möglich, die Funktion unbekannter Proteine ​​vorherzusagen.

Sekundärstruktur – lokale Ordnung eines Fragments einer Polypeptidkette, stabilisiert durch Wasserstoffbrückenbindungen.

Die Tertiärstruktur ist die räumliche Struktur der Polypeptidkette (ein Satz räumlicher Koordinaten der Komponenten des Proteins aus Atomen). Strukturell besteht es aus sekundären Strukturelementen, die durch verschiedene Arten von Wechselwirkungen stabilisiert werden, wobei hydrophobe Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle spielen. An der Stabilisierung der Tertiärstruktur nehmen teil:

kovalente Bindungen (zwischen den beiden Überresten von Cystein-Disulfidbrücken);

Ionenbindungen zwischen entgegengesetzt geladenen Seitengruppen von Aminosäureresten;

Wasserstoffbrücken;

Hydrophil-hydrophobe Wechselwirkungen. Bei der Wechselwirkung mit umgebenden Wassermolekülen „bestrebt“ das Proteinmolekül, sich zu falten, sodass die unpolaren Seitengruppen der Aminosäuren aus der wässrigen Lösung isoliert werden; Auf der Oberfläche der Moleküle befinden sich polare hydrophile Seitengruppen.

Quartärstruktur (oder Untereinheit, Domäne) – die relative Anordnung mehrerer Polypeptidketten als Teil eines einzelnen Proteinkomplexes. Proteinmoleküle, aus denen ein Protein mit Quartärstruktur besteht, werden getrennt an Ribosomen gebildet und bilden erst nach Abschluss der Synthese eine gemeinsame supramolekulare Struktur. Ein Protein mit Quartärstruktur kann sowohl gleiche als auch unterschiedliche Polypeptidketten enthalten. An der Stabilisierung der Quartärstruktur sind die gleichen Arten von Wechselwirkungen beteiligt wie an der Stabilisierung der Tertiärstruktur. Nadmolekulare Proteinkomplexe können aus Dutzenden von Molekülen bestehen.

Physikalische Eigenschaften

Die Eigenschaften von Proteinen sind so vielfältig wie die Funktionen, die sie erfüllen. Einige Proteine ​​​​lösen sich in Wasser und bilden normalerweise kolloidale Lösungen (z. B. Eiweiß); andere lösen sich in verdünnten Salzlösungen; третьи нерастворимы (например, белки покровных тканей).

Chemische Eigenschaften

Proteine ​​enthalten in den Resten von Aminosäureresten verschiedene funktionelle Gruppen, die viele Reaktionen eingehen können. Proteine ​​unterliegen Oxidations-Reduktions-Reaktionen, Veresterungen, Alkylierungen und Nitrierungen und können sowohl mit Säuren als auch mit Basen Salze bilden (Proteine ​​sind amphoter).

Beispielsweise fällt Albumin – Eiweiß – bei einer Temperatur von 60–70 °C aus der Lösung aus (koaguliert) und verliert seine Fähigkeit, sich in Wasser aufzulösen.