Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

20.1: Структура і фізичні властивості амінів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    23123

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Структура

    Аміни зазвичай мають три зв'язки і одну пару одиноких парних електронів. Це робить азот sp 3 гібридизованим, тригональним пірамідальним, з кутом зв'язку приблизно 109.5 o.

    альт

    Стереохімія

    Однозв'язковий азот має пірамідальну форму, причому незв'язкова електронна пара вказує на незайнятий кут чотиригранної області. Оскільки азот у цих сполуках пов'язаний з трьома різними групами, він є стереогенним і його конфігурація - хіральна. Неідентичні конфігурації дзеркально-зображення проілюстровані на наступній діаграмі (залишок молекули представлений R, а електронна пара - жовтим кольором). Якби ці конфігурації були стабільними, існувало б чотири додаткові стереоізомери ефедрину та псевдоефедрину. Однак пірамідний азот, як правило, не є стабільним у конфігурації. Він швидко інвертує свою конфігурацію (рівноважні стрілки), проходячи через планарний, sp 2 -гібридизований перехідний стан, що призводить до суміші взаємоперетворюючих R і S конфігурацій. Якби атом азоту був єдиним хіральним центром у молекулі, 50:50 (рацемічна) суміш R і S конфігурацій існувала б при рівновазі. Якщо присутні інші хіральні центри, як у ізомерів ефедрину, вийде суміш діастереомерів. Повідомлення про прийом додому полягає в тому, що азот не сприяє ізольованим стереоізомерам.

    альт

    Аміни класифікуються за кількістю алкільних або арильних груп, приєднаних до азоту. Аміни класифікуються по-різному від алкілгалогенідів та спиртів, оскільки азот має нейтральну схему зв'язку з трьома зв'язками з однією самотньою парою. Щоб класифікувати аміни, ми дивимося на атом азоту аміну і підраховуємо кількість алкільних груп, пов'язаних з ним. Це число і є класифікацією аміну.

    амін classification.png

    альт

    Існує дві додаткові класифікації амінів. Коли азот подвійно пов'язаний з вуглецем, то це називається am imine. Коли азот входить до складу кільця, яке включає подвійні зв'язки, то він класифікується як гетероциклічний, як видно на ароматичних азотних основах, показаних нижче.

    альт

    Температура кипіння та розчинність у воді

    Повчально порівнювати температури кипіння і розчинність у воді амінів з показниками відповідних спиртів і ефірів. Домінуючим фактором тут є водневе зв'язування, і перша таблиця нижче документує потужне міжмолекулярне тяжіння, яке виникає внаслідок -O-H - O- водневого зв'язку в спиртах (світло-блакитні колони). Відповідне з'єднання -N-H - N- водню слабкіше, як демонструють нижчі точки кипіння амінів аналогічного розміру (світло-зелені колони). Алкани забезпечують еталонні сполуки, в яких водневе зв'язування неможливе, а збільшення температури кипіння для еквівалентних 1º-амінів становить приблизно половину збільшення, що спостерігається для еквівалентних спиртів.

    альт

    З'єднання СН 3 СН 3 СН 3 ОН СН 3 Н 2 СН 3 СН 2 СН 3 СН 3 СН 2 ОН СН 3 СН 2 Н 2
    Мол. Вт. 30 32 31 44 46 45
    Температура
    кипіння ºC    		 -88,6º 65º -6.0º -42º 78,5º 16,6º

    Друга таблиця ілюструє відмінності, пов'язані з ізомерними 1º, 2º і 3º-амінами, а також вплив розгалуження ланцюга. Оскільки 1º-аміни мають два водневі доступні для водневого зв'язку, ми очікуємо, що вони матимуть вищі температури кипіння, ніж ізомерні 2º-аміни, які, в свою чергу, повинні кипіти вище, ніж ізомерні 3º-аміни (без водневого зв'язку). Дійсно, 3º-аміни мають точки кипіння, подібні до ефірів еквівалентного розміру; і у всіх, крім найменших сполук, відповідні ефіри, 3º-аміни та алкани мають подібні температури кипіння. У наведених тут прикладах додатково продемонстровано, що розгалуження ланцюга зменшує температуру кипіння на 10 - 15 ºC.

    З'єднання СН 3 (СН 2) 2 СН 3 СН 3 (СН 2) 2 ОН СН 3 (СН 2) 2 Н 2 СН 3 СН 2 НХЧ 3 (СН 3) 3 СН (СН 3) 2 ЧОХ (СН 32) CHN 2 (СН 3) 3 Н
    Мол. Вт. 58 60 59 59 58 60 59 59
    Температура
    кипіння ºC    		 -0.5º 97º 48º 37º -12º 82º 34º 3º

    Розчинність у воді 1º та 2º-амінів подібна до розчинності порівнянних спиртів. Як і очікувалося, розчинність у воді 3º-амінів та ефірів також аналогічна. Ці порівняння, однак, справедливі лише для чистих сполук у нейтральній воді. Основність амінів (наступний розділ) дозволяє їх розчиняти в розведених розчинами мінеральних кислот, і це властивість полегшує їх відділення від нейтральних сполук, таких як спирти і вуглеводні шляхом поділу між фазами незмішуваних розчинників.

    Запах

    Вільна базова форма амінів може бути досить одиозною. Неприємний запах вмираючої плоті в першу чергу від амінів, що виділяються при розкладанні білків в організмі. Загальні назви амінів нижче підкреслюють цей аспект амінів. Також корисно відзначити, що загальні назви часто вказують на наявність аміну з суфіксом «ine».

    ч 20 сект 1 odor.png

    Запах амінів можна зменшити, реагуючи їх з сильними кислотами з утворенням солей амонію. Наприклад, кислоту з лимонів можна використовувати для маскування запаху риби, який минув оптимальну свіжість. Хоча вільні основні форми амінів можуть бути термічно нестабільними і смердючими, амонійна сіль, утворена з кон'югатної кислоти аміну, мають підвищену термічну стабільність і зменшений запах. Якщо амін не розчиняється як вільна основа, його амонійна сіль буде розчинною у воді.

    ch 20 сект 1 вільна база і солона вода sol.png

    Вправа

    1. Намалюйте структури для наступних амінів в порядку зменшення розчинності у воді: метанамін, 2-октанамін, 2-бутанамін.

    2. Намалюйте для наступних амінів в порядку зменшення температури кипіння: циклогексанамін, 2-октанамін, 2-бутанамін.

    3. Класифікують такі аміни.

    ч 20 сект 1 вправа 3.png

    Відповідь

    1.

    ч 20 сект 1 вправа 1 solution.png

    2.

    ч 20 сект 1 вправа 2 solution.png

    3. а) первинний б) вторинний в) вторинний г) третинний