23: Органоазотні сполуки I - аміни
- Page ID
- 105838
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Найрізноманітніші органічні сполуки містять азот. Насправді типи азотних сполук настільки численні і різноманітні, що ми не зможемо розглянути їх усі. Найбільше уваги ми приділимо хімії амінів і амідів в цій та наступній главі, оскільки вони представляють два найбільші класи сполук азоту.
- 23.1: Аміни порівняно зі спиртами
- Читаючи главу, ви зрозумієте схожість між хімією амінів та хімією спиртів. Первинні аміни (RNH2) і вторинні аміни (R2NH) є набагато слабшими кислотами, ніж спирти (ROH) і утворюють сильно основні аніони.
- 23.2: Природні аміни
- Великий і поширений клас природних амінів відомий як алкалоїди. Це основні органічні сполуки азоту, переважно рослинного походження. Структури рослинних алкалоїдів надзвичайно складні, але вони пов'язані з простими амінами в тому, що є слабкими азотними основами. Першим дослідником, який виділив алкалоїд у чистому вигляді, був Сертюрнер, який описав морфін як основний, сольоутворюючий і аміакоподібний. Термін «органічна луг» походить від назви алкалоїд.
- 23.3: Типи і номенклатура амінів
- Амінні основи класифікуються за кількістю алкільних або арильних груп, прикріплених до азоту. Подальша класифікація існує, якщо азот багаторазово пов'язаний з вуглецем, як у імінів та ароматичних сполук азоту.
- 23.4: Фізичні властивості амінів
- Фізичні властивості амінів залежать важливим чином від ступеня заміщення азотом. Таким чином\(\ce{RNH_2}\), первинні аміни та вторинні аміни менш леткі\(\ce{R_2NH}\), ніж вуглеводні аналогічного розміру, ваги та форми, як показують наступні приклади.
- 23.5: Спектроскопічні властивості амінів
- Характерною особливістю інфрачервоних спектрів первинних і вторинних амінів є помірно слабке поглинання при 3500см−1 до 3300см−1, що відповідає коливанням розтягування N−H. Первинні аміни мають дві такі смуги в цій області, тоді як вторинні аміни зазвичай показують лише одну смугу. Поглинання зміщується на більш низькі частоти за допомогою водневого зв'язку.
- 23.6: Стереохімія амінів
- У аміаку та амінів зв'язки з азотом є пірамідальними з кутами зв'язку ближче до чотиригранного значення 109,5°, ніж до значення 90°, очікуваного для використання чистих орбіталів азоту у формуванні зв'язків. Вважається, що азот в аміні формулюється найкраще з гібридними орбіталями типу sp3; три з цих орбіталів використовуються при утворенні σ -зв'язків, а четверта містить незв'язну електронну пару.
- 23.7: Аміни як основи
- Мабуть, найбільш характерною властивістю амінів є їх здатність виступати в якості підстав, приймаючи протони з безлічі кислот.
- 23.8: Аміни як кислоти
- Первинні і вторинні аміни - це дуже слабкі кислоти. Літієві солі таких амінів можуть бути отримані в ефірному розчині шляхом обробки аміну фенілітієм.
- 23.9: Аміни як нуклеофіли
- Нерозділені електрони на азоті відіграють ключову роль в реакціях амінів. Насправді майже всі реакції амінів на атомі азоту мають, як перший крок, утворення зв'язку за участю нерозділеної електронної пари на азоті. Типовим прикладом є ацилювання, яке є утворенням аміду через реакцію ацилхлориду, ангідриду або ефіру з аміном.
- 23.10: Аміни з азотною кислотою
- Деякі з найважливіших реакцій амінів спричинені азотною кислотою (HONO). Характер продуктів дуже сильно залежить від того, чи є амін первинним, вторинним або третинним. Насправді, азотна кислота є корисним реагентом для визначення того, чи є конкретний амін первинним, вторинним або третинним. З первинними амінами азотна кислота призводить до виділення газу азоту; з вторинними амінами нерозчинні жовті рідини або тверді N-нітрозосполуки, R2N−N=O, окремі; третинні алканаміни
- 23.11: Окислення амінів
- Азот має широкий діапазон ступенів окислення в органічних сполуках.
- 23.12: Синтез амінів
- Існує три основні групи шляхів синтезу амінів. Перша група починається з простого аміну, або з аміаком, і накопичує вуглецевий каркас шляхом реакцій алкілування або арилювання на азоті. Друга група починається зі сполук того ж вуглецево-азотного каркаса, що і в потрібному аміні, але з азотом у більш високому ступені окислення. Третя група реакцій спирається на те, що аміди зазвичай можуть бути перетворені в аміни, або шляхом відновлення, гідролізу, або перестановки.
- 23.13: Захист аміногруп при синтезі
- Ми вже згадували раніше, що може бути важко забезпечити селективну хімічну реакцію в одній функціональній групі, коли в тій же молекулі присутні інші функціональні групи. Аміногрупи особливо сприйнятливі до реакцій з найрізноманітнішими реагентами, особливо окислювальними реагентами, алкілуючими реагентами та багатьма карбонільними сполуками. Тому, якщо ми хочемо запобігти небажаній реакції аміногрупи, тоді як хімічні зміни відбуваються в іншому місці молекули.
- 23.14: Канцерогенні сполуки азоту
- Ряд аренамінів є канцерогенами. і найбільш небезпечні приклади, як відомо, викликають рак сечового міхура людини. Ці хімічні речовини широко використовувалися в хімічній промисловості (в основному у виробництві азо барвників) задовго до того, як вони були визнані небезпечними канцерогенами.
- 23.E: Органоазотні сполуки I-аміни (вправи)
- Це домашні вправи, які супроводжують главу 23 TextMap з основних принципів органічної хімії (Робертс та Касеріо).