Z czym reagują aminy?tabela. Aminy

Ze względu na charakter podstawników węglowodorowych aminy dzielą się na

Ogólne cechy strukturalne amin

Podobnie jak w cząsteczce amoniaku, w cząsteczce dowolnej aminy atom azotu posiada samotną parę elektronów skierowaną w stronę jednego z wierzchołków zniekształconego czworościanu:

Z tego powodu aminy, podobnie jak amoniak, mają znacząco wyrażone podstawowe właściwości.

Zatem aminy, podobnie jak amoniak, reagują odwracalnie z wodą, tworząc słabe zasady:

Wiązanie pomiędzy kationem wodoru i atomem azotu w cząsteczce aminy realizowane jest za pomocą mechanizmu donor-akceptor, dzięki wolnej parze elektronów atomu azotu. Nasycone aminy są silniejszymi zasadami w porównaniu do amoniaku, ponieważ w takich aminach podstawniki węglowodorowe mają dodatni efekt indukcyjny (+I). Pod tym względem wzrasta gęstość elektronów na atomie azotu, co ułatwia jego oddziaływanie z kationem H +.

Aminy aromatyczne, jeśli grupa aminowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym, wykazują słabsze właściwości zasadowe w porównaniu do amoniaku. Dzieje się tak dlatego, że samotna para elektronów atomu azotu zostaje przesunięta w stronę aromatycznego układu π pierścienia benzenowego, w wyniku czego zmniejsza się gęstość elektronów na atomie azotu. To z kolei prowadzi do pogorszenia podstawowych właściwości, w szczególności zdolności do interakcji z wodą. Na przykład anilina reaguje tylko z mocnymi kwasami, ale praktycznie nie reaguje z wodą.

Właściwości chemiczne amin nasyconych

Jak już wspomniano, aminy reagują z wodą odwracalnie:

Wodne roztwory amin mają odczyn zasadowy w wyniku dysocjacji powstałych zasad:

Nasycone aminy reagują z wodą lepiej niż amoniak ze względu na ich silniejsze właściwości zasadowe.

Podstawowe właściwości amin nasyconych rosną w szeregu.

Drugorzędowe aminy nasycone są silniejszymi zasadami niż pierwszorzędowe aminy nasycone, które z kolei są silniejszymi zasadami niż amoniak. Jeśli chodzi o podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych, jeśli mówimy o reakcjach w roztworach wodnych, to podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych wyrażają się znacznie gorzej niż amin drugorzędowych, a nawet nieco gorzej niż amin pierwszorzędowych. Dzieje się tak za sprawą przeszkód sterycznych, które znacząco wpływają na szybkość protonowania aminy. Inaczej mówiąc, trzy podstawniki „blokują” atom azotu i zakłócają jego oddziaływanie z kationami H+.

Interakcja z kwasami

Zarówno wolne, nasycone aminy, jak i ich roztwory wodne reagują z kwasami. W tym przypadku powstają sole:

Ponieważ podstawowe właściwości amin nasyconych są wyraźniejsze niż amoniaku, aminy takie reagują nawet ze słabymi kwasami, takimi jak kwas węglowy:

Sole amin to ciała stałe, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie i słabo rozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych. Oddziaływanie soli amin z zasadami prowadzi do uwolnienia wolnych amin, podobnie jak wypieranie amoniaku, gdy zasady działają na sole amonowe:

2. Pierwszorzędowe nasycone aminy reagują z kwasem azotawym, tworząc odpowiednie alkohole, azot N2 i wodę. Na przykład:

Cechą charakterystyczną tej reakcji jest powstawanie gazowego azotu, dlatego jest ona jakościowa dla amin pierwszorzędowych i służy do odróżnienia ich od amin drugorzędowych i trzeciorzędowych. Należy zauważyć, że najczęściej tę reakcję prowadzi się przez zmieszanie aminy nie z roztworem samego kwasu azotawego, ale z roztworem soli kwasu azotawego (azotyn), a następnie dodanie do tej mieszaniny mocnego kwasu mineralnego. Kiedy azotyny oddziałują z mocnymi kwasami mineralnymi, powstaje kwas azotawy, który następnie reaguje z aminą:

Aminy drugorzędowe w podobnych warunkach dają oleiste ciecze, tzw. N-nitrozoaminy, ale reakcja ta nie zachodzi w rzeczywistych testach UŻYTKOWYCH w chemii. Aminy trzeciorzędowe nie reagują z kwasem azotawym.

Całkowite spalanie jakichkolwiek amin prowadzi do powstania dwutlenku węgla, wody i azotu:

Oddziaływanie z haloalkanami

Warto zauważyć, że dokładnie tę samą sól otrzymuje się przez działanie chlorowodoru na bardziej podstawioną aminę. W naszym przypadku, gdy chlorowodór reaguje z dimetyloaminą:

Przygotowanie amin:

1) Alkilowanie amoniaku haloalkanami:

W przypadku niedoboru amoniaku zamiast aminy otrzymuje się jego sól:

2) Redukcja metalami (do wodoru w szeregu aktywności) w środowisku kwaśnym:

następnie traktowanie roztworu zasadą w celu uwolnienia wolnej aminy:

3) Reakcja amoniaku z alkoholami podczas przepuszczania ich mieszaniny przez ogrzany tlenek glinu. W zależności od proporcji alkohol/amina powstają aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe:

Właściwości chemiczne aniliny

Anilina - trywialna nazwa aminobenzenu, mająca wzór:

Jak widać na ilustracji, w cząsteczce aniliny grupa aminowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym. Takie aminy, jak już wspomniano, mają znacznie mniej wyraźne właściwości zasadowe niż amoniak. Zatem w szczególności anilina praktycznie nie reaguje z wodą i słabymi kwasami, takimi jak kwas węglowy.

Reakcja aniliny z kwasami

Anilina reaguje z mocnymi i średnio mocnymi kwasami nieorganicznymi. W tym przypadku powstają sole fenyloamoniowe:

Reakcja aniliny z halogenami

Jak już powiedziano na samym początku tego rozdziału, w aminach aromatycznych grupa aminowa jest wciągana do pierścienia aromatycznego, co z kolei zmniejsza gęstość elektronową na atomie azotu, a w efekcie zwiększa ją w pierścieniu aromatycznym. Wzrost gęstości elektronowej w pierścieniu aromatycznym powoduje, że reakcje podstawienia elektrofilowego, w szczególności reakcje z halogenami, przebiegają znacznie łatwiej, szczególnie w pozycjach orto i para względem grupy aminowej. Zatem anilina łatwo reaguje z wodą bromową, tworząc biały osad 2,4,6-tribromoaniliny:

Reakcja ta ma charakter jakościowy dla aniliny i często pozwala na jej identyfikację spośród innych związków organicznych.

Reakcja aniliny z kwasem azotawym

Anilina reaguje z kwasem azotawym, jednak ze względu na specyfikę i złożoność tej reakcji nie pojawia się ona w prawdziwym jednolitym egzaminie państwowym z chemii.

Reakcje alkilowania aniliny

Stosując sekwencyjne alkilowanie aniliny przy atomie azotu chlorowcowanymi węglowodorami, można otrzymać aminy drugorzędowe i trzeciorzędowe:

Otrzymywanie aniliny

1. Redukcja nitrobenzenu metalami w obecności mocnych kwasów nieutleniających:

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

Jako metale można zastosować dowolne metale znajdujące się przed wodorem w szeregu aktywności.

Reakcja chlorobenzenu z amoniakiem:

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

Właściwości chemiczne aminokwasów

Aminokwasy to związki, których cząsteczki zawierają dwa rodzaje grup funkcyjnych - amino (-NH2) i karboksy- (-COOH).

Innymi słowy, aminokwasy można uznać za pochodne kwasów karboksylowych, w cząsteczkach których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupami aminowymi.

Zatem ogólny wzór aminokwasów można zapisać jako (NH 2) x R(COOH) y, gdzie x i y są najczęściej równe jeden lub dwa.

Ponieważ cząsteczki aminokwasów zawierają zarówno grupę aminową, jak i grupę karboksylową, wykazują właściwości chemiczne podobne zarówno do amin, jak i kwasów karboksylowych.

Kwasowe właściwości aminokwasów

Tworzenie soli z alkaliami i węglanami metali alkalicznych

Estryfikacja aminokwasów

Aminokwasy mogą reagować podczas estryfikacji z alkoholami:

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

Podstawowe właściwości aminokwasów

1. Tworzenie soli podczas interakcji z kwasami

NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —

2. Interakcja z kwasem azotawym

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

Uwaga: interakcja z kwasem azotawym przebiega w taki sam sposób, jak z aminami pierwszorzędowymi

3. Alkilowanie

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —

4. Oddziaływanie aminokwasów między sobą

Aminokwasy mogą reagować ze sobą tworząc peptydy - związki zawierające w swoich cząsteczkach wiązanie peptydowe –C(O)-NH-

Jednocześnie należy zaznaczyć, że w przypadku reakcji pomiędzy dwoma różnymi aminokwasami, bez zachowania określonych warunków syntezy, następuje jednoczesne powstawanie różnych dipeptydów. Tak więc, na przykład, zamiast powyższej reakcji glicyny z alaniną, prowadzącej do glicylananiny, może nastąpić reakcja prowadząca do alanyloglicyny:

Ponadto cząsteczka glicyny niekoniecznie reaguje z cząsteczką alaniny. Reakcje pptyzacji zachodzą również pomiędzy cząsteczkami glicyny:

I alanina:

Ponadto, ponieważ cząsteczki powstałych peptydów, podobnie jak oryginalne cząsteczki aminokwasów, zawierają grupy aminowe i grupy karboksylowe, same peptydy mogą reagować z aminokwasami i innymi peptydami w wyniku tworzenia nowych wiązań peptydowych.

Poszczególne aminokwasy wykorzystywane są do produkcji syntetycznych polipeptydów, czyli tzw. włókien poliamidowych. Zatem w szczególności, stosując polikondensację kwasu 6-aminoheksanowego (ε-aminokapronowego), nylon syntetyzuje się w przemyśle:

Powstałą żywicę nylonową wykorzystuje się do produkcji włókien tekstylnych i tworzyw sztucznych.

Tworzenie soli wewnętrznych aminokwasów w roztworze wodnym

W roztworach wodnych aminokwasy występują głównie w postaci soli wewnętrznych – jonów dwubiegunowych (jonów obojnaczych):

Pozyskiwanie aminokwasów

1) Reakcja chlorowanych kwasów karboksylowych z amoniakiem:

Cl-CH2-COOH + 2NH3 = NH2-CH2-COOH + NH4Cl

2) Rozkład (hydroliza) białek pod wpływem roztworów mocnych kwasów mineralnych i zasad.

Aminy to organiczne pochodne amoniaku zawierające grupę aminową NH2 i rodnik organiczny. Ogólnie wzór aminowy to wzór amoniaku, w którym atomy wodoru zastąpiono rodnikiem węglowodorowym.

Klasyfikacja

• Na podstawie tego, ile atomów wodoru zastąpiono rodnikiem w amoniaku, rozróżnia się aminy pierwszorzędowe (jeden atom), drugorzędowe i trzeciorzędowe. Rodniki mogą być tego samego lub różnych typów.
• Amina może zawierać więcej niż jedną grupę aminową. Według tej cechy dzieli się je na mono, di, tri, ... poliaminy.
• Ze względu na rodzaj rodników związanych z atomem azotu wyróżnia się rodniki alifatyczne (nie zawierające łańcuchów cyklicznych), aromatyczne (zawierające cykl, najbardziej znana jest anilina z pierścieniem benzenowym), mieszane (tłuszczowo-aromatyczne, zawierające cykliczne i nie- rodniki cykliczne).

Nieruchomości

W zależności od długości łańcucha atomów rodnika organicznego, aminy mogą mieć postać gazową (tri-, di-, metyloamina, etyloamina), cieczową lub stałą. Im dłuższy łańcuch, tym twardsza substancja. Najprostsze aminy są rozpuszczalne w wodzie, ale w miarę przejścia do bardziej złożonych związków rozpuszczalność w wodzie maleje.

Aminy gazowe i ciekłe to substancje o wyraźnym zapachu amoniaku. Stałe są praktycznie bezwonne.

Aminy wykazują w reakcjach chemicznych silne właściwości zasadowe, w wyniku oddziaływania z kwasami nieorganicznymi powstają sole alkiloamoniowe. Reakcja z kwasem azotawym jest jakościowa dla tej klasy związków. W przypadku aminy pierwszorzędowej otrzymuje się alkohol i azot gazowy, z aminą drugorzędową nierozpuszczalny żółty osad o wyraźnym zapachu nitrozodimetyloaminy; w przypadku trzeciorzędu reakcja nie zachodzi.

Reagują z tlenem (spalają się w powietrzu), halogenami, kwasami karboksylowymi i ich pochodnymi, aldehydami, ketonami.

Prawie wszystkie aminy, z nielicznymi wyjątkami, są trujące. Tak więc najsłynniejszy przedstawiciel tej klasy, anilina, łatwo przenika przez skórę, utlenia hemoglobinę, osłabia centralny układ nerwowy, zaburza metabolizm, co może nawet prowadzić do śmierci. Działa toksycznie na ludzi i pary.

Objawy zatrucia:

duszność,
- zasinienie nosa, warg, opuszków palców,
- przyspieszony oddech i przyspieszona czynność serca, utrata przytomności.

Pierwsza pomoc:

Zmyć odczynnik chemiczny watą i alkoholem,
- zapewnić dostęp do czystego powietrza,
- zadzwonić po karetkę.

Aplikacja

Jako utwardzacz do żywic epoksydowych.

Jako katalizator w przemyśle chemicznym i metalurgii.

Surowce do produkcji sztucznych włókien poliamidowych, na przykład nylonu.

Do produkcji poliuretanów, pianek poliuretanowych, klejów poliuretanowych.

Produkt wyjściowy do produkcji aniliny jest bazą do barwników anilinowych.

Do produkcji leków.

Do produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych.

Do syntezy repelentów, grzybów, insektycydów, pestycydów, nawozów mineralnych, przyspieszaczy wulkanizacji gumy, odczynników antykorozyjnych, roztworów buforowych.

Jako dodatek do olejów silnikowych i paliw, suche paliwo.

Do produkcji materiałów światłoczułych.

Heksamina stosowana jest jako dodatek do żywności, a także jako składnik kosmetyków.

W naszym sklepie internetowym można kupić odczynniki należące do klasy amin.

Metyloamina

Pierwszorzędowa amina alifatyczna. Jest poszukiwanym surowcem do produkcji leków, barwników i pestycydów.

Dietyloamina

Amina drugorzędowa. Stosowany jest jako produkt wyjściowy do produkcji pestycydów, leków (np. nowokainy), barwników, repelentów, dodatków do paliw i olejów silnikowych. Produkuje się z niego odczynniki służące do ochrony przed korozją, wzbogacania rud, utwardzania żywic epoksydowych i przyspieszania procesów wulkanizacji.

Trietyloamina

Trzeciorzędowa amina. Stosowany w przemyśle chemicznym jako katalizator przy produkcji gumy, żywice epoksydowe, pianki poliuretanowe. W metalurgii jest katalizatorem utwardzania w procesach bez wypalania. Surowce do syntezy organicznej leków, nawozów mineralnych, środków chwastobójczych, farb.

1-butyloamina

Tert-butyloamina, związek, w którym organiczna grupa tert-butylowa jest związana z azotem. Substancja stosowana w syntezie środków wspomagających wulkanizację gumy, leków, barwników, garbników, środków chwastobójczych i owadobójczych.

Heksamina (heksamina)

Amina policykliczna. Substancja poszukiwana w gospodarce. Stosowany jako dodatek do żywności, składnik leków i leków, składnik kosmetyków, roztwory buforowe dla chemii analitycznej; jako suche paliwo, utwardzacz żywic polimerowych, w syntezie żywic fenolowo-formaldehydowych, środki grzybobójcze, materiały wybuchowe i środki zabezpieczające przed korozją.

Najczęstszą właściwością wszystkich związków organicznych jest ich zdolność do spalania. Sam amoniak pali się i ogólnie łatwo, ale podpalenie nie zawsze jest łatwe. Natomiast aminy łatwo się zapalają i najczęściej palą się płomieniem bezbarwnym lub lekko zabarwionym. W tym przypadku azot amin jest tradycyjnie utleniany do azotu cząsteczkowego, ponieważ tlenki azotu są niestabilne.

Aminy zapalają się łatwiej w powietrzu niż amoniak.

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O;

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

Podstawowe właściwości

Aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe koniecznie zawierają wolną parę elektronów, jak przystało na azot trójwartościowy. Oznacza to, że aminy w roztworze wykazują właściwości zasadowe lub ich roztwory są zasadami. Dlatego aminy w roztworze wodnym zmieniają kolor na błękit lakmusowy, a fenoloftaleinę na szkarłat. Ryż. 12.

Ryż. 1 .

Ryż. 2 .

Dzięki tej parze elektronów może powstać wiązanie donor-akceptor z jonem wodorowym:

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

Zatem, podobnie jak amoniak, aminy wykazują właściwości zasad:

NH3 + H2O NH4OH;

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

Amoniak tworzy sole z kwasami amon, a aminy to alkiloamon :

NH3 + HBr = NH4Br ( bromek amonu)

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

Tak jak amoniak tworzy sole amonowe z kwasami, tak aminy tworzą odpowiednie sole. Sole te mogą tworzyć się, podobnie jak w przypadku amoniaku, nie tylko podczas reakcji roztworów wodnych, ale także w fazie gazowej, jeśli aminy są wystarczająco lotne.

Oznacza to, że jeśli umieścisz obok siebie naczynia ze stężonym kwasem solnym lub nawet organicznym kwasem lotnym, np. kwasem octowym, oraz naczynie z lotną aminą, to wkrótce w przestrzeni pomiędzy nimi pojawi się coś przypominającego dym bez ognia, tj. utworzą się kryształy odpowiadające soli alkiloaminowej. Ryż. 3.

Ryż. 3 .

Alkalia wypierają aminy , które podobnie jak amoniak słaby zasady z soli alkiloamoniowych:

NH4Cl + KOH = NH3 - + KCl + H2O;

CH3NH3Cl + KOH = CH3NH2 - + KCl + H2O.

Podstawowe właściwości amin są wyższe niż amoniaku. Dlaczego? Tworzenie wiązania donor-akceptor z jonem wodorowym zachodzi tym łatwiej, im większa jest gęstość elektronowa na atomie azotu. Rodniki węglowodorowe zawierają wiele elektronów i chętnie „dzielą się” nimi z atomem azotu (rys. 4).

Ryż. 4. Wiązanie donor-akceptor z jonem wodorowym

Jednak podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych są mniejsze niż właściwości drugorzędowych (porównaj stałe zasadowości). Dlaczego? W aminie trzeciorzędowej atom azotu jest otoczony ze wszystkich stron rodnikami węglowodorowymi, co utrudnia jego zdolność do reagowania.

Aminy, podobnie jak amoniak, mogą reagować z haloalkanami, zastępując atom halogenu:

CH3Br + NH3 = CH3NH2 + HBr;

CH3NH2 + CH3Br = (CH3)2NH + HBr;

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

Aminy trzeciorzędowe mogą również zastąpić halogen, dzięki czemu reakcja może przebiegać dalej. Tworzy się czwartorzędowa sól amoniowa - bromek tetrametyloamoniowy (CH 3) 4 NBr:

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

Podsumowanie lekcji

Ta lekcja dotyczyła tematu „Związki aminowe. Klasyfikacja, izomeria, nazwy i właściwości fizyczne.” Dokonałeś przeglądu genezy związków organicznych zawierających tlen i przypomniałeś niektóre ogólne właściwości amoniaku i wody. Następnie przyjrzeliśmy się, jak otrzymać związki aminowe. Zbadaliśmy ich klasyfikację, izomerię, nazwy i nieodłączne właściwości fizyczne. .

Bibliografia

1. Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemia: Chemia organiczna. klasa 10: podręcznik dla placówek kształcenia ogólnego: poziom podstawowy/G. E. Rudzitis, F.G. Feldmana. - edycja 14. - M.: Edukacja, 2012.
2. Chemia. klasa 10. Poziom profilu: akademicki. dla edukacji ogólnej instytucje/V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin, AA Drozdow, V.I. Terenina. - M.: Drop, 2008. - 463 s.
3. Chemia. Klasa 11. Poziom profilu: akademicki. dla edukacji ogólnej instytucje/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin, AA Drozdow, V.I. Terenina. - M.: Drop, 2010. - 462 s.
4. Chomczenko G.P., Chomczenko I.G. Zbiór problemów z chemii dla osób rozpoczynających naukę na uniwersytetach. - 4. wyd. - M .: RIA „Nowa fala”: Wydawca Umerenkov, 2012. - 278 s.

1. strona internetowa ().
2. Chemia.ssu.samara.ru ().
3. Khimik.ru ().
4. Promobud.ua ().

Praca domowa

1. nr 3, 4 (s. 14) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemia: Chemia organiczna. klasa 10: podręcznik dla placówek kształcenia ogólnego: poziom podstawowy/G. E. Rudzitis, F.G. Feldmana. - edycja 14. - M.: Edukacja, 2012.
2. Porównaj właściwości amin ograniczających i alkoholi.
3. Napisz równania reakcji potwierdzające zasadowość amin.

Aminy - są to pochodne amoniaku (NH3), w cząsteczce którego jeden, dwa lub trzy atomy wodoru zastąpiono rodnikami węglowodorowymi.

Ze względu na liczbę rodników węglowodorowych zastępujących atomy wodoru w cząsteczce NH3 wszystkie aminy można podzielić na trzy typy:

Grupa - NH2 nazywana jest grupą aminową. Istnieją również aminy, które zawierają dwie, trzy lub więcej grup aminowych

Nomenklatura

Do nazwy reszt organicznych związanych z azotem dodano słowo „amina”, a grupy wymieniono w kolejności alfabetycznej: CH3NC3H – metylopropyloamina, CH3N(C6H5)2 – metylodifenyloamina. W przypadku wyższych amin nazwę kompiluje się na podstawie węglowodoru, dodając przedrostek „amino”, „diamino”, „triamino”, wskazujący numeryczny indeks atomu węgla. Dla niektórych amin stosuje się nazwy zwyczajowe: C6H5NH2 – anilina (nazwa systematyczna – fenyloamina).

W przypadku amin możliwa jest izomeria łańcucha, izomeria pozycji grup funkcyjnych i izomeria między typami amin

Właściwości fizyczne

Aminy pierwszorzędowe o niskiej zawartości są substancjami gazowymi, mają zapach amoniaku i są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Aminy o większej względnej masie cząsteczkowej są cieczami lub ciałami stałymi, a ich rozpuszczalność w wodzie maleje wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej.

Właściwości chemiczne

Aminy mają podobne właściwości chemiczne do amoniaku.

1. Interakcja z wodą - powstawanie podstawionych wodorotlenków amonu. Roztwór amoniaku w wodzie ma słabe właściwości alkaliczne (zasadowe). Powodem podstawowych właściwości amoniaku jest obecność wolnej pary elektronów na atomie azotu, która bierze udział w tworzeniu wiązania donor-akceptor z jonem wodorowym. Z tego samego powodu aminy są również słabymi zasadami. Aminy są zasadami organicznymi.

2. Oddziaływanie z kwasami - tworzenie soli (reakcje neutralizacji). Jako zasada amoniak tworzy sole amonowe z kwasami. Podobnie, gdy aminy reagują z kwasami, powstają podstawione sole amonowe. Alkalia, jako mocniejsze zasady, wypierają amoniak i aminy ze swoich soli.

3. Spalanie amin. Aminy są substancjami łatwopalnymi. Produkty spalania amin, podobnie jak innych związków organicznych zawierających azot, to dwutlenek węgla, woda i wolny azot.

Alkilowanie polega na wprowadzeniu podstawnika alkilowego do cząsteczki związku organicznego. Typowymi środkami alkilującymi są halogenki alkilu, alkeny, związki epoksydowe, alkohole i rzadziej aldehydy, ketony, etery, siarczki i diazoalkany. Katalizatory alkilowania obejmują kwasy mineralne, kwasy Lewisa i zeolity.

Acylacja. Po ogrzaniu z kwasami karboksylowymi, ich bezwodnikami, chlorkami lub estrami kwasowymi, pierwszorzędowymi i drugorzędowymi aminami acyluje się z wytworzeniem N-podstawionych amidów, związków z grupą -C(O)N<:

Reakcja z bezwodnikami zachodzi w łagodnych warunkach. Chlorki kwasowe reagują jeszcze łatwiej, reakcję prowadzi się w obecności zasady wiążącej powstały HCl.

Aminy pierwszorzędowe i drugorzędowe reagują z kwasem azotawym na różne sposoby. Kwas azotawy służy do rozróżniania amin pierwszorzędowych, drugorzędowych i trzeciorzędowych. Alkohole pierwszorzędowe powstają z amin pierwszorzędowych:

C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 +H2O

Powoduje to uwolnienie gazu (azotu). Jest to znak, że w kolbie znajduje się amina pierwszorzędowa.

Aminy drugorzędowe tworzą z kwasem azotawym żółte, słabo rozpuszczalne nitrozoaminy - związki zawierające fragment >N-N=O:

(C2H5)2NH + HNO2 → (C2H5)2N-N=O + H2O

Aminy drugorzędowe trudno przeoczyć, charakterystyczny zapach nitrozodimetyloaminy unosi się po całym laboratorium.

Aminy trzeciorzędowe po prostu rozpuszczają się w kwasie azotawym w zwykłych temperaturach. Po podgrzaniu możliwa jest reakcja z eliminacją rodników alkilowych.

Metody uzyskiwania

1. Oddziaływanie alkoholi z amoniakiem po ogrzaniu w obecności Al 2 0 3 jako katalizatora.

2. Oddziaływanie halogenków alkilu (haloalkanów) z amoniakiem. Powstała amina pierwszorzędowa może reagować z nadmiarem halogenku alkilu i amoniakiem, tworząc aminę drugorzędową. W podobny sposób można wytworzyć aminy trzeciorzędowe

Aminokwasy. Klasyfikacja, izomeria, nazewnictwo, produkcja. Fizyczne i chemiczne właściwości. Właściwości amfoteryczne, struktura bipolarna, punkt izoelektryczny. Polipeptydy. Poszczególni przedstawiciele: glicyna, alanina, cysteina, cystyna, kwas α-aminokapronowy, lizyna, kwas glutaminowy.

Aminokwasy- są to pochodne węglowodorów zawierające grupy aminowe (-NH2) i grupy karboksylowe -COOH.

Wzór ogólny: (NH 2) f R(COOH) n gdzie m oraz n najczęściej równa 1 lub 2. Aminokwasy są zatem związkami o mieszanych funkcjach.

Klasyfikacja

Izomeria

Izomeria aminokwasów, takich jak hydroksykwasy, zależy od izomerii łańcucha węglowego i położenia grupy aminowej w stosunku do grupy karboksylowej (A-, β - i γ - aminokwasy itp.). Ponadto wszystkie naturalne aminokwasy, z wyjątkiem kwasu aminooctowego, zawierają asymetryczne atomy węgla, dzięki czemu mają izomery optyczne (antypody). Wyróżnia się aminokwasy serii D i L. Należy zauważyć, że wszystkie aminokwasy tworzące białka należą do serii L.

Nomenklatura

Aminokwasy mają zwykle trywialne nazwy (na przykład kwas aminooctowy nazywa się inaczej glikol Lub icyna, i kwas aminopropionowy - alanina itp.). Nazwa aminokwasu według nomenklatury systematycznej składa się z nazwy odpowiedniego kwasu karboksylowego, którego jest pochodną, ​​z dodatkiem słowa amino- jako przedrostka. Pozycję grupy aminowej w łańcuchu oznaczono liczbami.

Metody uzyskiwania

1. Oddziaływanie kwasów α-halokarboksylowych z nadmiarem amoniaku. Podczas tych reakcji atom halogenu w halogenowanych kwasach karboksylowych (ich wytwarzanie, patrz § 10.4) zastępuje się grupą aminową. Powstały chlorowodór wiąże się z nadmiarem amoniaku, tworząc chlorek amonu.

2. Hydroliza białek. W wyniku hydrolizy białek powstają zwykle złożone mieszaniny aminokwasów, ale przy użyciu specjalnych metod można z tych mieszanin wyizolować pojedyncze czyste aminokwasy.

Właściwości fizyczne

Aminokwasy to bezbarwne, krystaliczne substancje, łatwo rozpuszczalne w wodzie, o temperaturze topnienia 230-300°C. Wiele α-aminokwasów ma słodki smak.

Właściwości chemiczne

1. Interakcja z zasadami i kwasami:

a) jako kwas (w grę wchodzi grupa karboksylowa).

b) jako zasada (zaangażowana jest grupa aminowa).

2. Interakcja wewnątrz cząsteczki - powstawanie soli wewnętrznych:

a) kwasy monoaminomonokarboksylowe (kwasy obojętne). Wodne roztwory kwasów monoaminomonokarboksylowych są obojętne (pH = 7);

b) kwasy monoaminodikarboksylowe (aminokwasy kwasowe). Wodne roztwory kwasów monoaminodikarboksylowych mają pH< 7 (кислая среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + ;

c) kwasy diaminomonokarboksylowe (aminokwasy zasadowe). Wodne roztwory kwasów diaminomonokarboksylowych mają pH > 7 (środowisko zasadowe), ponieważ w wyniku tworzenia się soli wewnętrznych tych kwasów w roztworze pojawia się nadmiar jonów OH - wodorotlenkowych.

3. Oddziaływanie aminokwasów między sobą - tworzenie peptydów.

4. Reaguj z alkoholami tworząc estry.

Punkt izoelektryczny aminokwasów, które nie zawierają dodatkowych grup NH2 lub COOH, jest średnią arytmetyczną pomiędzy dwiema wartościami pK: odpowiednio dla alaniny .

Punkt izoelektryczny wielu innych aminokwasów zawierających dodatkowe grupy kwasowe lub zasadowe (kwas asparaginowy i glutaminowy, lizyna, arginina, tyrozyna itp.) zależy również od kwasowości lub zasadowości rodników tych aminokwasów. Na przykład dla lizyny pI należy obliczyć z połowy sumy wartości pK dla grup α- i ε-NH2. Zatem w zakresie pH od 4,0 do 9,0 prawie wszystkie aminokwasy występują głównie w postaci jonów obojnaczych z protonowaną grupą aminową i zdysocjowaną grupą karboksylową.

Polipeptydy zawierają więcej niż dziesięć reszt aminokwasowych.

Glicyna (kwas aminooctowy, kwas aminoetanowy) to najprostszy aminokwas alifatyczny, jedyny aminokwas nie posiadający izomerów optycznych. Wzór empiryczny C2H5NO2

Alanina (kwas aminopropanowy) jest aminokwasem alifatycznym. α-alanina wchodzi w skład wielu białek, β-alanina wchodzi w skład szeregu związków biologicznie aktywnych. Wzór chemiczny NH2 -CH -CH3 -COOH. Alanina łatwo przekształca się w glukozę w wątrobie i odwrotnie. Proces ten nazywany jest cyklem glukozowo-alaninowym i jest jedną z głównych ścieżek glukoneogenezy w wątrobie.

Cysteina (kwas α-amino-β-tiopropionowy; kwas 2-amino-3-sulfanylopropanowy) to alifatyczny aminokwas zawierający siarkę. Optycznie aktywny, występuje w postaci izomerów L i D. L-cysteina wchodzi w skład białek i peptydów i odgrywa ważną rolę w tworzeniu tkanki skórnej. Ważne dla procesów detoksykacji. Wzór empiryczny C3H7NO2S.

Cystyna (chemiczna) (kwas 3,3"-ditio-bis-2-aminopropionowy, dicysteina) to alifatyczny aminokwas zawierający siarkę, o bezbarwnych kryształach, rozpuszczalny w wodzie.

Cystyna jest niekodowanym aminokwasem będącym produktem oksydacyjnej dimeryzacji cysteiny, podczas której dwie grupy tiolowe cysteiny tworzą wiązanie disiarczkowe cystyny. Cystyna zawiera dwie grupy aminowe i dwie grupy karboksylowe i jest dwuzasadowym diaminokwasem. Wzór empiryczny C6H12N2O4S2

W organizmie występują głównie w białkach.

Kwas aminokapronowy (kwas 6-aminoheksanowy lub kwas ε-aminokapronowy) jest lekiem hemostatycznym, który hamuje konwersję profibrynolizyny do fibrynolizyny. Brutto-

wzór C6H13NO2.

Lizyna (kwas 2,6-diaminoheksanowy) jest aminokwasem alifatycznym o wyraźnych właściwościach zasadowych; niezbędny aminokwas. Wzór chemiczny: C6H14N2O2

Lizyna jest częścią białek. Lizyna jest niezbędnym aminokwasem, częścią prawie każdego białka, niezbędnym do wzrostu, naprawy tkanek, produkcji przeciwciał, hormonów, enzymów i albumin.

Kwas glutaminowy (kwas 2-aminopentanodiowy) jest aminokwasem alifatycznym. W organizmach żywych kwas glutaminowy w postaci anionu glutaminianowego występuje w białkach, szeregu substancji drobnocząsteczkowych oraz w postaci wolnej. Kwas glutaminowy odgrywa ważną rolę w metabolizmie azotu. Wzór chemiczny C5H9N1O4

Kwas glutaminowy jest także aminokwasem neuroprzekaźnikowym, jednym z ważnych przedstawicieli klasy „aminokwasów pobudzających”. Wiązanie glutaminianu ze specyficznymi receptorami neuronalnymi prowadzi do pobudzenia tych ostatnich.

Białka proste i złożone. Wiązanie peptydowe. Pojęcie struktury pierwszorzędowej, drugorzędowej, trzeciorzędowej i czwartorzędowej cząsteczki białka. Rodzaje wiązań decydujących o strukturze przestrzennej cząsteczki białka (oddziaływania wodorowe, dwusiarczkowe, jonowe, hydrofobowe). Właściwości fizyczne i chemiczne białek (reakcje strącania, reakcje denaturacji, reakcje barwne). Punkt izoelektryczny. Znaczenie białek.

Białka - Są to naturalne związki wielkocząsteczkowe (biopolimery), których podstawę strukturalną stanowią łańcuchy polipeptydowe zbudowane z reszt α-aminokwasów.

Proste białka (białka) to wielkocząsteczkowe substancje organiczne składające się z alfa-aminokwasów połączonych w łańcuch wiązaniem peptydowym.

Białka złożone (proteidy) to białka dwuskładnikowe, które oprócz łańcuchów peptydowych (białko proste) zawierają składnik nieaminokwasowy – grupę prostetyczną.

Wiązanie peptydowe - rodzaj wiązania amidowego, który powstaje podczas tworzenia białek i peptydów w wyniku oddziaływania grupy α-aminowej (-NH2) jednego aminokwasu z grupą α-karboksylową (-COOH) innego aminokwasu.

Struktura pierwotna to sekwencja aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Ważnymi cechami struktury pierwszorzędowej są zachowane motywy – kombinacje aminokwasów, które odgrywają kluczową rolę w funkcjach białek. Konserwatywne motywy są zachowywane przez całą ewolucję gatunków i często można je wykorzystać do przewidywania funkcji nieznanego białka.

Struktura wtórna to lokalne uporządkowanie fragmentu łańcucha polipeptydowego, stabilizowane wiązaniami wodorowymi.

Struktura trzeciorzędowa to struktura przestrzenna łańcucha polipeptydowego (zestaw współrzędnych przestrzennych atomów tworzących białko). Strukturalnie składa się z elementów struktury drugorzędowej stabilizowanych różnego rodzaju oddziaływaniami, w których kluczową rolę odgrywają oddziaływania hydrofobowe. W stabilizacji struktury trzeciorzędowej biorą udział:

wiązania kowalencyjne (pomiędzy dwiema resztami cysteinowymi - mostkami dwusiarczkowymi);

wiązania jonowe pomiędzy przeciwnie naładowanymi grupami bocznymi reszt aminokwasowych;

wiązania wodorowe;

oddziaływania hydrofilowo-hydrofobowe. Podczas interakcji z otaczającymi cząsteczkami wody cząsteczka białka „ma tendencję” do fałdowania, w wyniku czego niepolarne boczne grupy aminokwasów są izolowane z roztworu wodnego; polarne hydrofilowe grupy boczne pojawiają się na powierzchni cząsteczki.

Struktura czwartorzędowa (lub podjednostka, domena) - względne ułożenie kilku łańcuchów polipeptydowych w ramach pojedynczego kompleksu białkowego. Cząsteczki białek tworzące białko o strukturze czwartorzędowej powstają oddzielnie na rybosomach i dopiero po zakończeniu syntezy tworzą wspólną strukturę supramolekularną. Białko o strukturze czwartorzędowej może zawierać zarówno identyczne, jak i różne łańcuchy polipeptydowe. W stabilizacji struktury czwartorzędowej biorą udział te same rodzaje oddziaływań, co w stabilizacji struktury trzeciorzędowej. Supramolekularne kompleksy białkowe mogą składać się z kilkudziesięciu cząsteczek.

Właściwości fizyczne

Właściwości białek są tak różnorodne, jak funkcje, jakie pełnią. Niektóre białka rozpuszczają się w wodzie, tworząc zwykle roztwory koloidalne (np. białko jaja); inne rozpuszczają się w rozcieńczonych roztworach soli; jeszcze inne są nierozpuszczalne (na przykład białka tkanek powłokowych).

Właściwości chemiczne

W rodnikach reszt aminokwasowych białka zawierają różne grupy funkcyjne, które mogą wchodzić w wiele reakcji. Białka ulegają reakcjom utleniania-redukcji, estryfikacji, alkilacji, nitrowaniu i mogą tworzyć sole zarówno z kwasami, jak i zasadami (białka są amfoteryczne).

Na przykład albumina – białko jaja – w temperaturze 60-70° wytrąca się z roztworu (koaguluje), tracąc zdolność rozpuszczania się w wodzie.