Másodlagos amin hcl. Aminok: osztályozás, nómenklatúra; kémiai azonosítás, spektrális jellemzők. Képviselői: anilin, n-metil-anilin, n,n-dimetil-anilin, toluidinek, fenetidinek, difenil-amin. Izomerizmus és nómenklatúra

Az aromás aminok aromás szénhidrogének származékai, amelyekben a benzolgyűrű egy vagy több hidrogénatomja aminocsoportokkal van helyettesítve.N.H. 2 ).

Az aromás aminok az ammónia származékainak is tekinthetők, amelyek molekulájában egy vagy több hidrogénatomot aromás gyökök helyettesítenek.

Az alifás (zsíros) sorozathoz hasonlóan az aromás aminok lehetnek primerek, szekunderek és tercierek.

Attól függően, hogy mely gyökök (csak aromás vagy aromás és alifás) kapcsolódnak a nitrogénatomhoz, megkülönböztetünk tisztán aromás és zsíraromás gyököket.

Az aminocsoport közvetlenül kapcsolódhat a maghoz, vagy az oldalláncban helyezkedhet el.

Az anilin az aromás aminok osztályának alapítója, amelyben az aminocsoport közvetlenül kapcsolódik a benzolgyűrűhöz:

anilin (fenil-amin, aminobenzol)

Az aromás aminok nómenklatúrája

Az aromás aminokat általában elnevezzük triviális nómenklatúra.

Például anilin, toluidin.

A szisztematikus (helyettesítő) nómenklatúra szerint az aminok nevei a gyökök nevéből alakulnak ki a végződés hozzáadásával -amin vagy konzolok amino

Triviális: orto-toluidin meta-toluidin para-toluidin

Helyettesítő: orto-tolil-amin meta-tolil-amin para-tolil-amin

orto-aminotoluol meta-aminotoluol para-aminotoluol

(2-aminotoluol) (3-aminotoluol) (4-aminotoluol)

Egy aromás gyűrű két vagy több aminocsoportot tartalmazhat.

A két aminocsoportot tartalmazó vegyületek (diaminok) neve a kétértékű széncsoport nevéből és a végződésből adódik. – diamin vagy konzolok diamino- és a megfelelő szénhidrogén neve:

o-fenilén-diamin m-fenilén-diamin p-fenilén-diamin

o-diaminobenzol m-diaminobenzode p-diaminobenzol

(1,2-diaminobenzol) (1,3-diaminobenzol) (1,4-diaminobenzol)

A nitrogénatomhoz kapcsolódó gyökök számától függően megkülönböztetünk szekunder és tercier aromás aminokat is.

A szekunder és tercier aminok nevét leggyakrabban az elvek szerint alakítják ki racionális nómenklatúra, felsorolva a vegyületben jelenlévő gyököket és hozzáadva a végződést -amin:

difenil-amin (szekunder amin)

trifenil-amin (tercier amin)

Ha egy amin molekulában az aromás és alifás gyökök egyidejűleg kötődnek egy nitrogénatomhoz, akkor az ilyen aminokat ún. zsíros-aromás.

A zsíros aromás aminok esetében az elnevezés a szón alapul "anilin" és annak bizonyítására, hogy a gyök a nitrogénatomnál található, és nem a benzolgyűrűben, a gyök nevét egy betű előzi meg N:

N-metil-anilin N,N-dimetil-anilin

Racionális: metil-fenil-amin-dimetil-fenil-amin

Helyettesítő: N-metilaminobenzol N,N-dimetilaminobenzol

Az oldalláncban aminocsoportot tartalmazó aminok:

benzil-amin

α-aminotoluol

Az oldalláncban aminocsoportot tartalmazó aromás aminok az alifás aminok tulajdonságaival rendelkeznek.

Aminok- az ammónia szerves származékai, amelyek molekulájában egy, kettő vagy mindhárom hidrogénatomot szénmaradék helyettesíti.

Általában elszigetelt háromféle amin:

Azokat az aminokat, amelyekben az aminocsoport közvetlenül egy aromás gyűrűhöz kapcsolódik, nevezzük aromás aminok.

E vegyületek legegyszerűbb képviselője az aminobenzol vagy anilin:

Alapvető jellegzetes tulajdonsága az aminok elektronszerkezete a funkciós csoportba tartozó nitrogénatom jelenléte, magányos pár. Ez azt eredményezi, hogy az aminok a bázisok tulajdonságait mutatják.

Vannak ionok, amelyek az ammóniumionban lévő összes hidrogénatom szénhidrogén gyökkel való formális helyettesítésének termékei:

Ezek az ionok az ammóniumsókhoz hasonló sókban találhatók. Ezeket kvaterner ammóniumsóknak nevezik.

Izomerizmus és nómenklatúra

1. Az aminokra jellemző szerkezeti izoméria:

A) szénváz izoméria:

b) funkcionális csoport pozícióizoméria:

2. A primer, szekunder és tercier aminok izomerek egymással ( osztályközi izoméria):

Amint a megadott példákból látható, egy amin megnevezéséhez a nitrogénatomhoz kapcsolódó szubsztituenseket felsoroljuk (elsőbbségi sorrendben), és hozzáadjuk az utótagot -amin.

Az aminok fizikai tulajdonságai

A legegyszerűbb aminok(metil-amin, dimetil-amin, trimetil-amin) - gáznemű anyagok. A többi alacsonyabb aminok- vízben jól oldódó folyadékok. Jellegzetes illatuk az ammóniára emlékeztet.

Primer és szekunder aminok képződhetnek hidrogénkötések. Ez a forráspontjuk észrevehető növekedéséhez vezet az azonos molekulatömegű vegyületekhez képest, amelyek nem képesek hidrogénkötést létrehozni.

Az anilin olajos folyadék, vízben gyengén oldódik, forráspontja 184 °C.

Anilin

Kémiai tulajdonságok az aminokat meghatározzák főként a nitrogénatomon lévő magányos elektronpár jelenléte miatt.

Aminok, mint bázisok. Az aminocsoport nitrogénatomja, akárcsak az ammónia molekula nitrogénatomja, az magányos elektronpár kialakulhat kovalens kötés a donor-akceptor mechanizmuson keresztül, donorként működik. Ebben a tekintetben az aminok, az ammóniához hasonlóan, képesek hidrogénkationt kötni, azaz bázisként működni:

1. Amionok reakciója vízzel hidroxid ionok képződéséhez vezet:

Az amin vizes oldata lúgos reakcióba lép.

2. Reakció savakkal. Az ammónia savakkal reagálva ammóniumsókat képez. Az aminok savakkal is reagálhatnak:

Az alifás aminok alapvető tulajdonságai kifejezettebbek, mint az ammóniáé. Ennek oka egy vagy több donor alkil szubsztituens jelenléte, amelyek pozitív induktív hatása növeli a nitrogénatom elektronsűrűségét. Az elektronsűrűség növekedése a nitrogént erősebb elektronpár donorré alakítja, ami javítja alapvető tulajdonságait:

Amionok égése. Az aminok a levegőben égnek és keletkeznek szén-dioxid, víz és nitrogén:

Az aminok kémiai tulajdonságai - összefoglaló

Aminok alkalmazása

Az aminokat széles körben használják előállításukra gyógyszereket, polimer anyagok . Az anilin az osztály legfontosabb vegyülete, amelyet anilinfestékek, gyógyszerek (szulfonamid gyógyszerek) és polimer anyagok (anilin-formaldehid gyanták) előállítására használnak.

Referenciaanyag a teszt elvégzéséhez:

Periódusos rendszer

Oldhatósági táblázat

A szénhidrogén szubsztituensek jellege alapján az aminokat a következőkre osztjuk

Az aminok általános szerkezeti jellemzői

Csakúgy, mint az ammónia molekulában, bármely amin molekulájában a nitrogénatomnak van egy magányos elektronpárja, amely a torz tetraéder egyik csúcsára irányul:

Emiatt az aminok, mint az ammónia, jelentősen kifejezett bázikus tulajdonságokkal rendelkeznek.

Így az aminok, hasonlóan az ammóniához, reverzibilisen reagálnak a vízzel, gyenge bázisokat képezve:

A hidrogénkation és a nitrogénatom közötti kötés az amin molekulában a nitrogénatom magányos elektronpárja miatt donor-akceptor mechanizmus segítségével valósul meg. A telített aminok erősebb bázisok az ammóniához képest, mert az ilyen aminokban a szénhidrogén szubsztituensek pozitív induktív (+I) hatást fejtenek ki. Ebben a tekintetben a nitrogénatom elektronsűrűsége nő, ami megkönnyíti a H + kationnal való kölcsönhatását.

Az aromás aminok, ha az aminocsoport közvetlenül kapcsolódik az aromás gyűrűhöz, gyengébb bázikus tulajdonságokat mutatnak az ammóniához képest. Ennek az az oka, hogy a nitrogénatom magányos elektronpárja a benzolgyűrű aromás π-rendszere felé tolódik el, aminek következtében a nitrogénatomon csökken az elektronsűrűség. Ez viszont az alapvető tulajdonságok csökkenéséhez vezet, különösen a vízzel való kölcsönhatás képességének csökkenéséhez. Például az anilin csak azzal reagál erős savak, és gyakorlatilag nem reagál vízzel.

Telített aminok kémiai tulajdonságai

Mint már említettük, az aminok reverzibilisen reagálnak a vízzel:

Az aminok vizes oldatai lúgos reakciót mutatnak a keletkező bázisok disszociációja miatt:

A telített aminok erősebb bázikus tulajdonságaik miatt jobban reagálnak a vízzel, mint az ammónia.

A telített aminok alapvető tulajdonságai a sorozatban növekednek.

A szekunder telített aminok erősebb bázisok, mint a primer telített aminok, amelyek viszont erősebbek, mint az ammónia. Ami a tercier aminok alapvető tulajdonságait illeti, akkor ha reakciókról beszélünk vizes oldatok, akkor a tercier aminok alapvető tulajdonságai sokkal rosszabbul fejeződnek ki, mint a szekunder aminoké, sőt valamivel rosszabbul is, mint a primer aminoké. Ennek oka a sztérikus gátlás, amely jelentősen befolyásolja az amin protonálódási sebességét. Más szavakkal, három szubsztituens „blokkolja” a nitrogénatomot, és megzavarja a H + kationokkal való kölcsönhatását.

Kölcsönhatás savakkal

A szabad telített aminok és vizes oldataik egyaránt reagálnak savakkal. Ebben az esetben sók képződnek:

Mivel a telített aminok bázikus tulajdonságai kifejezettebbek, mint az ammóniáé, az ilyen aminok még gyenge savakkal is reagálnak, mint például a szénsav:

Az aminsók olyan szilárd anyagok, amelyek vízben jól oldódnak, nem polárisban pedig rosszul oldódnak szerves oldószerek. Az aminsók lúgokkal való kölcsönhatása szabad aminok felszabadulásához vezet, hasonlóan az ammónia kiszorulásához, amikor lúgok hatnak az ammóniumsókra:

2. Az elsődleges telített aminok salétromsavval reagálva megfelelő alkoholokat, nitrogén-N2-t és vizet képeznek. Például:

Ennek a reakciónak a jellegzetessége a nitrogéngáz képződése, ezért minőségi a primer aminokra, és arra szolgál, hogy megkülönböztesse őket a szekunder és tercier aminoktól. Meg kell jegyezni, hogy ezt a reakciót leggyakrabban úgy hajtják végre, hogy az amint nem magával a salétromsav-oldattal, hanem egy salétromsav-só (nitrit) oldatával keverik össze, majd ehhez a keverékhez erős ásványi savat adnak. Amikor a nitritek kölcsönhatásba lépnek erős ásványi savakkal, salétromsav képződik, amely azután reagál az aminnal:

A szekunder aminok hasonló körülmények között olajos folyadékokat, úgynevezett N-nitrozaminokat adnak, de ez a reakció a valóságban Egységes államvizsga-feladatok nem található meg a kémiában. A tercier aminok nem lépnek reakcióba salétromsavval.

Az aminok teljes égése szén-dioxid, víz és nitrogén képződéséhez vezet:

Kölcsönhatás halogén-alkánokkal

Figyelemre méltó, hogy pontosan ugyanazt a sót kapjuk hidrogén-kloridnak egy jobban szubsztituált aminra való reagáltatásával. Esetünkben, amikor a hidrogén-klorid reakcióba lép dimetil-aminnal:

Aminok előállítása:

1) Ammónia alkilezése halogén-alkánokkal:

Ammóniahiány esetén amin helyett sóját nyerik:

2) Redukció fémekkel (az aktivitási sorozatban hidrogénné) savas környezetben:

majd az oldatot lúggal kezeljük a szabad amin felszabadítása érdekében:

3) Az ammónia reakciója alkoholokkal, amikor keveréküket hevített alumínium-oxidon vezetik át. Az alkohol/amin aránytól függően primer, szekunder vagy tercier aminok képződnek:

Az anilin kémiai tulajdonságai

Anilin - az aminobenzol triviális neve, amelynek képlete:

Amint az az ábrán látható, az anilinmolekulában az aminocsoport közvetlenül kapcsolódik az aromás gyűrűhöz. Az ilyen aminok, mint már említettük, sokkal kevésbé kifejezett bázikus tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az ammónia. így különösen az anilin gyakorlatilag nem lép reakcióba vízzel és gyenge savakkal, például szénsavval.

Anilin reakciója savakkal

Az anilin erős és közepes erősségű szervetlen savakkal reagál. Ebben az esetben fenil-ammóniumsók képződnek:

Az anilin kölcsönhatása halogénekkel

Ahogy már a fejezet elején elhangzott, az aromás aminokban lévő aminocsoport az aromás gyűrűbe húzódik, ami viszont csökkenti a nitrogénatomon az elektronsűrűséget, és ennek eredményeként növeli az aromás gyűrűben. Az aromás gyűrű elektronsűrűségének növekedése azt a tényt eredményezi, hogy az elektrofil szubsztitúciós reakciók, különösen a halogénekkel való reakciók sokkal könnyebben mennek végbe, különösen az aminocsoporthoz képest orto és para helyzetben. Így az anilin könnyen reagál brómos vízzel, fehér csapadékot képezve a 2,4,6-tribróm-anilinből:

Ez a reakció kvalitatív az anilin esetében, és gyakran lehetővé teszi annak azonosítását többek között szerves vegyületek.

Anilin reakciója salétromsavval

Az anilin reagál a salétromsavval, de a reakció sajátossága és összetettsége miatt nem jelenik meg a valódi kémia egységes államvizsgán.

Anilin alkilezési reakciók

Az anilin nitrogénatomon halogénezett szénhidrogénekkel történő szekvenciális alkilezésével szekunder és tercier aminok állíthatók elő:

Anilin beszerzése

1. A nitrobenzol redukálása fémekkel erős, nem oxidáló savak jelenlétében:

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

Bármely fém, amely a hidrogén előtt található az aktivitási sorozatban, felhasználható fémként.

Klór-benzol reakciója ammóniával:

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

Az aminosavak kémiai tulajdonságai

Aminosavak olyan vegyületek, amelyek molekulái kétféle funkciós csoportot tartalmaznak - amino- (-NH 2) és karboxi- (-COOH) csoportokat.

Más szóval, az aminosavak karbonsavak származékainak tekinthetők, amelyek molekuláiban egy vagy több hidrogénatomot aminocsoportok helyettesítenek.

Így az aminosavak általános képlete felírható a következőképpen: (NH 2) x R(COOH) y, ahol x és y legtöbbször eggyel vagy kettővel egyenlő.

Mivel az aminosavmolekulák aminocsoportot és karboxilcsoportot is tartalmaznak, kémiai tulajdonságaik hasonlóak az aminokhoz és a karbonsavakhoz.

Az aminosavak savas tulajdonságai

Sók képzése lúgokkal és alkálifém-karbonátokkal

Aminosavak észterezése

Az aminosavak reagálhatnak alkoholokkal való észterezéssel:

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

Az aminosavak alapvető tulajdonságai

1. Sók képződése savakkal való kölcsönhatás során

NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —

2. Kölcsönhatás salétromsavval

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

Megjegyzés: a salétromsavval való kölcsönhatás ugyanúgy megy végbe, mint a primer aminokkal

3. Alkilezés

NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —

4. Aminosavak kölcsönhatása egymással

Az aminosavak egymással reakcióba lépve peptideket képezhetnek - olyan vegyületeket, amelyek molekuláiban a –C(O)-NH- peptidkötést tartalmazzák.

Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy két különböző aminosav reakciója esetén, bizonyos specifikus szintézisfeltételek betartása nélkül, különböző dipeptidek képződése egyidejűleg megy végbe. Így például a glicin és az alanin fenti reakciója helyett, amely glicilananinhoz vezet, egy olyan reakció léphet fel, amely alanilglicinhez vezet:

Ezenkívül a glicin molekula nem feltétlenül lép reakcióba az alanin molekulával. Peptizálási reakciók a glicinmolekulák között is előfordulnak:

És alanin:

Ezen túlmenően, mivel a keletkező peptidek molekulái az eredeti aminosavmolekulákhoz hasonlóan aminocsoportokat és karboxilcsoportokat tartalmaznak, a peptidek maguk is reakcióba léphetnek aminosavakkal és más peptidekkel az új peptidkötések kialakulása miatt.

Az egyes aminosavakat szintetikus polipeptidek vagy úgynevezett poliamid rostok előállítására használják. Így különösen a 6-aminohexán (ε-aminokapronsav) polikondenzációjával a nejlont az iparban szintetizálják:

A kapott nejlongyantát textilszálak és műanyagok előállítására használják.

Aminosavak belső sóinak képződése vizes oldatban

Vizes oldatokban az aminosavak túlnyomórészt belső sók - bipoláris ionok (ikerionok) formájában léteznek:

Az aminosavak megszerzése

1) Klórozott karbonsavak reakciója ammóniával:

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

2) A fehérjék lebontása (hidrolízise) erős ásványi savak és lúgok oldatainak hatására.

AMINOK- olyan vegyületek osztálya, amelyek az ammónia szerves származékai, amelyekben egy, két vagy három hidrogénatomot szerves csoportok helyettesítenek. Megkülönböztető tulajdonság– R–N fragmentum jelenléte<, где R – органическая группа.

Az aminok osztályozása változatos, és az határozza meg, hogy melyik szerkezeti jellemzőt veszik alapul.

A nitrogénatomhoz kapcsolódó szerves csoportok számától függően a következők vannak:

primer aminok - egy szerves csoport a nitrogénnél RNH2

szekunder aminok - két szerves csoport a nitrogén R2NH-n, a szerves csoportok különbözőek lehetnek az R"R"NH-n

tercier aminok - három szerves csoport R3N vagy R"R"R""N nitrogénatomon

A nitrogénhez kapcsolódó szerves csoport típusa alapján az alifás СH3 – N megkülönböztethető.< и ароматические С 6 H5 – N< амины, возможны и смешанные варианты.

A molekulában lévő aminocsoportok száma alapján az aminokat felosztják monoaminokra CH3 - NH2, diaminokra H2N(CH2) 2 NH2, triaminokra stb.

Az aminok kémiai tulajdonságai. Az aminok megkülönböztető képessége, hogy semleges molekulákat kötnek meg (például hidrogén-halogenidek HHal, szerves ammóniumsók képződésével, hasonlóan a szervetlen kémiában használt ammóniumsókhoz. Az új kötés kialakításához a nitrogén egy magányos elektronpárt biztosít, amely donorként működik A kötés kialakításában részt vevő H + proton (a hidrogén-halogenidből) akceptor (vevő) szerepet tölt be, az ilyen kötést donor-akceptornak nevezzük (1. ábra). teljesen egyenértékű az aminban jelenlévő kötésekkel.

A tercier aminok HCl-t is adnak hozzá, de ha a keletkező sót savas oldatban hevítjük, az elbomlik, és R lehasad az N atomról:

(C 2 H 5) 3 N+ HCl  [(C 2 H 5) 3 N H]Cl

[(C 2 H 5) 3 N H]Cl  (C 2 H 5) 2 N H + C 2 H 5 Cl

A két reakció összehasonlításakor jól látható, hogy a C2H5 csoport és a H helyet cserél, ennek eredményeként egy tercier aminból szekunder amin keletkezik.

Vízben oldva az aminok ugyanúgy protont ragadnak meg, ennek eredményeként OH – ionok jelennek meg az oldatban, ami lúgos környezet kialakulásának felel meg, ami hagyományos indikátorokkal kimutatható.

C2H5 N H2 + H2O  + + OH–

A donor-akceptor kötés létrejöttével az aminok nem csak HCl-t, hanem halogén-alkil-RCl-t is hozzáadhatnak, ezáltal új N–R kötés jön létre, amely szintén egyenértékű a meglévőkkel. Ha egy tercier amint veszünk kiindulási anyagnak, tetraalkil-ammóniumsót kapunk (négy R csoport egy nitrogénatomon):

(C 2 H 5) 3 N+ C 2 H 5 I  [(C 2 H 5) 4 N]ÉN

Ezek a sók vízben és néhány szerves oldószerben oldva disszociálnak (szétbomlanak), ionokat képezve:

[(C2H5) 4 N]I  [(C2H5) 4 N] + + I–

Az ilyen oldatok, mint minden iont tartalmazó oldat, elektromos áramot vezetnek. A tetraalkil-ammóniumsókban a halogén helyettesíthető HO csoporttal:

[(CH3)4 N]Cl + AgOH  [(CH 3) 4 N]OH + AgCl

A kapott tetrametil-ammónium-hidroxid erős bázis, amely a lúgokhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik.

A primer és szekunder aminok salétromsavval HON=O reagálnak, de eltérő módon reagálnak. Az elsődleges alkoholok primer aminokból képződnek:

C2H5 N H2+H N O2  C2H5OH + N 2 + H2O

A primer aminokkal ellentétben a szekunder aminok sárga, rosszul oldódó nitrozaminokat képeznek salétromsavval - >N–N = O fragmentumot tartalmazó vegyületek:

(C 2 H 5) 2 N H+H N O 2  (C 2 H 5) 2 N–N=O + H2O

A tercier aminok nem lépnek reakcióba salétromsavval normál hőmérsékleten, ezért a salétromsav olyan reagens, amely lehetővé teszi a primer, szekunder és tercier aminok megkülönböztetését.

Amikor az aminok karbonsavakkal kondenzálódnak, savamidok keletkeznek – –C(O)N fragmenssel rendelkező vegyületek< (рис. 2А). Если в качестве исходных соединений взять диамин и дикарбоновую кислоту (соединения, содержащие соответственно две амино- и две карбоксильные группы, соответственно), то они взаимодействуют по такой же схеме, но поскольку каждое соединение содержит две реагирующие группы, то образуется полимерная цепь, содержащая амидные группы (рис. 2Б). Такие полимеры называют полиамидами.

Az aminok aldehidekkel és ketonokkal való kondenzációja úgynevezett Schiff-bázisok képződéséhez vezet, amelyek –N=C fragmentumot tartalmaznak.< (рис. 2В). На схеме В видно, что для образования двойной связи между N и С азот должен предоставить два атома Н (для образования конденсационной воды), следовательно, в такой реакции могут участвовать только первичные амины RNH2.

Amikor a primer aminok kölcsönhatásba lépnek a Cl2C=O foszgénnel, –N=C=O csoportot tartalmazó vegyületek képződnek, amelyeket izocianátoknak neveznek (2D ábra, két izocianátcsoportot tartalmazó vegyület előállítása).

Az aromás aminok közül a leghíresebb az anilin (fenil-amin) C 6 H 5 NH 2. Tulajdonságai hasonlóak az alifás aminokéhoz, de bázikussága kevésbé kifejezett - vizes oldatokban nem képez lúgos környezetet. Az alifás aminokhoz hasonlóan erős ásványi savakkal is ammóniumsókat képezhet [C 6 H 5 NH 3 ] + Cl–. Amikor az anilin salétromsavval reagál (HCl jelenlétében), az R–N=N fragmentumot tartalmazó diazovegyület ionos só formájában keletkezik, amelyet diazóniumsónak neveznek (3A. ábra). Így a salétromsavval való kölcsönhatás nem úgy megy végbe, mint az alifás aminok esetében. Az anilinben lévő benzolgyűrű reaktivitása az aromás vegyületekre jellemző (lásd: AROMATIKUSSÁG) a halogénezés során az aminocsoporthoz képest orto- és para-helyzetben lévő hidrogénatomok kicserélődnek, ami különböző fokú szubsztitúciójú klóranilineket eredményez (3B. ábra). A kénsav hatására az aminocsoport para-helyzetében szulfonálódik, ún. szulfanilsav keletkezik (3B. ábra).

Aminok - ezek az ammónia (NH 3) származékai, amelyek molekulájában egy, két vagy három hidrogénatomot szénhidrogén gyökök helyettesítenek.

Az NH 3 molekulában a hidrogénatomokat helyettesítő szénhidrogén gyökök száma szerint minden amin három típusra osztható:

Az NH 2 csoportot aminocsoportnak nevezzük. Vannak olyan aminok is, amelyek két, három vagy több aminocsoportot tartalmaznak

Nómenklatúra

A nitrogénnel kapcsolatos szerves maradékok neve mellé az „amin” szót adjuk, és a csoportokat ábécé sorrendben említjük: CH3NC3H – metilpropil-amin, CH3N(C6H5)2 – metildifenil-amin. A magasabb aminok esetében a nevet a szénhidrogén alapján állítják össze, hozzáadva az „amino”, „diamino”, „triamino” előtagot, jelezve a szénatom számszerű indexét. Egyes aminokra triviális neveket használnak: C6H5NH2 - anilin (szisztematikus név - fenil-amin).

Az aminok esetében lehetséges a lánc izoméria, a funkciós csoport helyzeti izomériája és az aminotípusok közötti izoméria

Fizikai tulajdonságok

Az alacsony határértékû primer aminok gáz halmazállapotú anyagok, ammónia szagúak és vízben jól oldódnak. A nagyobb relatív molekulatömegű aminok folyékonyak vagy szilárd anyagok, vízben való oldhatóságuk a molekulatömeg növekedésével csökken.

Kémiai tulajdonságok

Az aminok az ammóniához hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek.

1. Kölcsönhatás vízzel - szubsztituált ammónium-hidroxidok képződése. Az ammónia vizes oldatának gyenge lúgos (bázikus) tulajdonságai vannak. Az ammónia alapvető tulajdonságainak oka egy magányos elektronpár jelenléte a nitrogénatomon, amely egy hidrogénionnal donor-akceptor kötés kialakításában vesz részt. Ugyanezen okból az aminok is gyenge bázisok. Az aminok szerves bázisok.

2. Kölcsönhatás savakkal - sók képződése (semlegesítési reakciók). Bázisként az ammónia ammóniumsókat képez savakkal. Hasonlóképpen, amikor az aminok savakkal reagálnak, szubsztituált ammóniumsók képződnek. A lúgok, mint erősebb bázisok, kiszorítják sóikból az ammóniát és az aminokat.

3. Aminok elégetése. Az aminok gyúlékony anyagok. Az aminok égéstermékei más nitrogéntartalmú szerves vegyületekhez hasonlóan a szén-dioxid, a víz és a szabad nitrogén.

Az alkilezés egy alkilszubsztituens bevitele egy szerves vegyület molekulájába. Tipikus alkilezőszerek az alkil-halogenidek, alkének, epoxivegyületek, alkoholok és ritkábban aldehidek, ketonok, éterek, szulfidok és diazoalkánok. Az alkilező katalizátorok közé tartoznak az ásványi savak, a Lewis-savak és a zeolitok.

Acilezés. Ha karbonsavakkal hevítik, ezek anhidridjei, savkloridjai vagy észterei, primer és szekunder aminoi acileződnek, így N-szubsztituált amidok, -C(O)N csoportot tartalmazó vegyületek keletkeznek.<:

Az anhidridekkel való reakció enyhe körülmények között megy végbe. A savkloridok még könnyebben reagálnak, a reakciót bázis jelenlétében hajtják végre a keletkező sósav megkötése érdekében.

A primer és szekunder aminok különböző módon reagálnak a salétromsavval. A salétromsavat a primer, szekunder és tercier aminok megkülönböztetésére használják. Az elsődleges alkoholok primer aminokból képződnek:

C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 +H2O

Ez gáz (nitrogén) szabadul fel. Ez annak a jele, hogy primer amin van a lombikban.

A szekunder aminok salétromsavval sárga, rosszul oldódó nitrozaminokat képeznek - >N-N=O fragmentumot tartalmazó vegyületek:

(C2H5)2NH + HNO2 → (C2H5)2N-N=O + H2O

A másodlagos aminokat nehéz figyelmen kívül hagyni, a nitrozodimetil-amin jellegzetes illata szétterjed az egész laboratóriumban.

A tercier aminok közönséges hőmérsékleten egyszerűen oldódnak salétromsavban. Melegítéskor reakció lehetséges az alkilcsoportok eltávolításával.

Megszerzési módszerek

1. Alkoholok kölcsönhatása ammóniával Al 2 0 3 katalizátor jelenlétében hevítve.

2. Alkil-halogenidek (halogén-alkánok) kölcsönhatása ammóniával. A kapott primer amin reagálhat feleslegben lévő alkil-halogeniddel és ammóniával, így szekunder amint képez. A tercier aminokat hasonló módon állíthatjuk elő

Aminosavak.

Osztályozás, izoméria, nómenklatúra, előállítás. Fizikai és kémiai tulajdonságok. Amfoter tulajdonságok, bipoláris szerkezet, izoelektromos pont. Polipeptidek. Egyedi képviselők: glicin, alanin, cisztein, cisztin, a-aminokapronsav, lizin, glutaminsav.

Aminosavak - ezek aminocsoportokat (-NH 2) és -COOH karboxilcsoportokat tartalmazó szénhidrogének származékai. Általános képlet: (NH 2) f R(COOH) n ahol m

és n

leggyakrabban 1 vagy 2. Így az aminosavak vegyes funkciójú vegyületek.

Osztályozás (Izomerizmus-, β - Az aminosavak izomériája a hidroxisavhoz hasonlóan a szénlánc izomériájától és az aminocsoport karboxilcsoporthoz viszonyított helyzetétől függ. - a

és γ

aminosavak stb.). Ezenkívül az aminoecetsav kivételével minden természetes aminosav tartalmaz aszimmetrikus szénatomokat, így optikai izomerjeik (antipódjai) vannak. Vannak D- és L-sorozatú aminosavak. Meg kell jegyezni, hogy a fehérjéket alkotó összes aminosav az L-sorozathoz tartozik. Nómenklatúra Az aminosavaknak általában triviális neveik vannak (például az aminoecetsavat másképp hívják glikol vagy icin, stb.). Egy aminosav neve a szisztematikus nómenklatúra szerint a megfelelő karbonsav nevéből áll, amelynek származéka, előtagként hozzáadva az amino- szót. Az aminocsoport helyzetét a láncban számok jelzik.

Megszerzési módszerek

1. α-halokarbonsavak kölcsönhatása ammóniafelesleggel. E reakciók során a halogénezett karbonsavakban (előállításukra lásd a 10.4. pontot) a halogénatomot aminocsoport helyettesíti. A keletkező hidrogén-kloridot a feleslegben lévő ammónia megköti, így ammónium-klorid keletkezik.

2. Fehérje hidrolízis. A fehérjék hidrolízise során általában összetett aminosav-keverékek jönnek létre, de speciális módszerekkel ezekből az elegyekből egyedi tiszta aminosavak izolálhatók.

Fizikai tulajdonságok

Az aminosavak színtelen kristályos anyagok, vízben könnyen oldódnak, olvadáspontja 230-300°C. Sok α-aminosav édes ízű.

Kémiai tulajdonságok

1. Kölcsönhatás bázisokkal és savakkal:

a) savként (karboxilcsoport vesz részt).

b) bázisként (aminocsoport érintett).

2. Kölcsönhatás a molekulán belül - belső sók képződése:

a) monoamino-monokarbonsavak (semleges savak). A monoamino-monokarbonsavak vizes oldatai semlegesek (pH = 7);

b) monoamino-dikarbonsavak (savas aminosavak). A monoamino-dikarbonsavak vizes oldatainak pH-ja van< 7 (кислая среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + ;

c) diamino-monokarbonsavak (bázis aminosavak). A diamino-monokarbonsavak vizes oldatainak pH-ja > 7 (lúgos környezet), mivel e savak belső sóinak képződése következtében az oldatban feleslegben OH-hidroxid ionok jelennek meg.

3. Az aminosavak kölcsönhatása egymással - peptidek képződése.

4. Reagáljon alkoholokkal észtereket képezve.

A további NH2- vagy COOH-csoportokat nem tartalmazó aminosavak izoelektromos pontja két pK-érték számtani átlaga: illetve alaninra .

Számos további savas vagy bázikus csoportot tartalmazó aminosav (aszparaginsav és glutaminsav, lizin, arginin, tirozin stb.) izoelektromos pontja is függ ezen aminosavak gyökeinek savasságától vagy bázikusságától. Például a lizin esetében a pI-t az α- és ε-NH2-csoportok pK-értékeinek feléből kell kiszámítani. Így a 4,0 és 9,0 közötti pH-tartományban szinte minden aminosav túlnyomórészt ikerionok formájában létezik. protonált aminocsoporttal és disszociált karboxilcsoporttal.

A polipeptidek több mint tíz aminosavat tartalmaznak.

A glicin (aminoecetsav, aminoetánsav) a legegyszerűbb alifás aminosav, az egyetlen olyan aminosav, amely nem rendelkezik optikai izomerekkel. Tapasztalati képlet C2H5NO2

Az alanin (aminopropánsav) egy alifás aminosav. Az α-alanin számos fehérje, a β-alanin számos biológiailag aktív vegyület része. Kémiai képlet NH2 -CH -CH3 -COOH. Az alanin könnyen átalakul glükózzá a májban és fordítva. Ezt a folyamatot glükóz-alanin ciklusnak nevezik, és a májban a glükoneogenezis egyik fő útja.

A cisztein (α-amino-β-tiopropionsav; 2-amino-3-szulfanil-propánsav) egy alifás kéntartalmú aminosav. Optikailag aktív, L- és D-izomerek formájában létezik. Az L-cisztein a fehérjék és peptidek része, és fontos szerepet játszik a bőrszövet képződésében. Fontos a méregtelenítési folyamatokhoz. Tapasztalati képlet C3H7NO2S.

A cisztin (kémiai) (3,3"-ditio-bisz-2-amino-propionsav, dicisztein) egy alifás kéntartalmú aminosav, színtelen kristályok, vízben oldódnak.

A cisztin egy nem kódolt aminosav, amely a cisztein oxidatív dimerizációjának terméke, amelynek során a cisztin két tiolcsoportja cisztin-diszulfid kötést hoz létre. A cisztin két aminocsoportot és két karboxilcsoportot tartalmaz, és egy kétbázisú diaminosav. Tapasztalati képlet C6H12N2O4S2

A szervezetben főleg fehérjékben találhatók meg.

Az aminokapronsav (6-aminohexánsav vagy ε-aminokapronsav) egy vérzéscsillapító gyógyszer, amely gátolja a profibrinolizin fibrinolizinné való átalakulását. Bruttó-

képlet C6H13NO2.

A lizin (2,6-diamino-hexánsav) kifejezett bázistulajdonságokkal rendelkező alifás aminosav; esszenciális aminosav. Kémiai képlet: C6H14N2O2

A lizin a fehérjék része. A lizin esszenciális aminosav, szinte minden fehérje része, szükséges a növekedéshez, a szövetek helyreállításához, az antitestek, hormonok, enzimek, albuminok termeléséhez.

A glutaminsav (2-amino-pentándisav) egy alifás aminosav. Az élő szervezetekben a glutaminsav glutamát anion formájában fehérjékben, számos kis molekulatömegű anyagban és szabad formában van jelen. A glutaminsav fontos szerepet játszik a nitrogén anyagcserében. Kémiai képlet C5H9N1O4

A glutaminsav egyben neurotranszmitter aminosav is, a „serkentő aminosavak” osztályának egyik fontos képviselője. A glutamát specifikus neuronális receptorokhoz való kötődése az utóbbiak gerjesztéséhez vezet.

Egyszerű és összetett fehérjék. Peptid kötés. A fehérjemolekula elsődleges, másodlagos, harmadlagos és kvaterner szerkezetének fogalma. A fehérjemolekula térszerkezetét meghatározó kötéstípusok (hidrogén, diszulfid, ionos, hidrofób kölcsönhatások). A fehérjék fizikai és kémiai tulajdonságai (kicsapási reakciók, denaturáció, színreakciók).

Izoelektromos pont. A fehérjék jelentése. fehérjék -

Ezek természetes nagy molekulatömegű vegyületek (biopolimerek), amelyek szerkezeti alapját α-aminosav-maradékokból felépülő polipeptidláncok alkotják.

Az egyszerű fehérjék (fehérjék) nagy molekulatömegű szerves anyagok, amelyek peptidkötéssel láncba kapcsolt alfa-aminosavakból állnak.

A komplex fehérjék (fehérjék) kétkomponensű fehérjék, amelyek a peptidláncokon (egyszerű fehérjéken) kívül tartalmaznak egy nem aminosav komponenst - egy protetikus csoportot. Peptid kötés -

az amidkötések egy fajtája, amely fehérjék és peptidek képződése során jön létre az egyik aminosav α-aminocsoportjának (-NH2) és egy másik aminosav α-karboxilcsoportjának (-COOH) való kölcsönhatása eredményeként.

Az elsődleges szerkezet egy polipeptid láncban lévő aminosavak szekvenciája. Az elsődleges szerkezet fontos jellemzői a konzervált motívumok - aminosavak kombinációi, amelyek kulcsszerepet játszanak a fehérjefunkciókban. A konzervált motívumok a fajok evolúciója során konzerváltak, és gyakran felhasználhatók egy ismeretlen fehérje működésének előrejelzésére.

A másodlagos szerkezet egy polipeptidlánc egy fragmentumának lokális rendeződése, amelyet hidrogénkötések stabilizálnak.

A harmadlagos szerkezet a polipeptidlánc (a fehérjét alkotó atomok térbeli koordinátáinak halmaza) térbeli szerkezete. Szerkezetileg különböző típusú kölcsönhatásokkal stabilizált másodlagos szerkezeti elemekből áll, amelyekben a hidrofób kölcsönhatások kritikus szerepet játszanak. A harmadlagos struktúra stabilizálásában a következők vesznek részt:

kovalens kötések (két cisztein-maradék között - diszulfid hidak);

ionos kötések az aminosavak ellentétes töltésű oldalcsoportjai között;

hidrofil-hidrofób kölcsönhatások. Amikor kölcsönhatásba lép a környező vízmolekulákkal, a fehérjemolekula „hajlamos” a hajtogatásra, így az aminosavak nempoláris oldalcsoportjai izolálódnak a vizes oldatból; poláris hidrofil oldalcsoportok jelennek meg a molekula felületén.

Kvaterner szerkezet (vagy alegység, domén) - több polipeptid lánc relatív elrendezése egyetlen fehérje komplex részeként. A kvaterner szerkezetű fehérjét alkotó fehérjemolekulák külön-külön képződnek a riboszómákon, és csak a szintézis befejeződése után alkotnak közös szupramolekuláris szerkezetet. Egy kvaterner szerkezetű fehérje tartalmazhat azonos és különböző polipeptidláncokat is. A kvaterner szerkezet stabilizálásában ugyanazok a típusú kölcsönhatások vesznek részt, mint a harmadlagos szerkezet stabilizálásában. A szupramolekuláris fehérje komplexek több tucat molekulából állhatnak.

Fizikai tulajdonságok

A fehérjék tulajdonságai ugyanolyan változatosak, mint az általuk ellátott funkciók. Egyes fehérjék vízben oldódnak, általában kolloid oldatokat képezve (például tojásfehérje); mások híg sóoldatokban oldódnak; megint mások oldhatatlanok (például a teljes szövetek fehérjéi).

Kémiai tulajdonságok

Az aminosavak gyökeiben a fehérjék különféle funkciós csoportokat tartalmaznak, amelyek számos reakcióban képesek részt venni. A fehérjék oxidációs-redukciós reakciókon, észterezésen, alkilezésen, nitráláson mennek keresztül, és savakkal és bázisokkal egyaránt sókat képezhetnek (a fehérjék amfoterek).

Például az albumin - tojásfehérje - 60-70°-os hőmérsékleten kicsapódik az oldatból (koagulálódik), elveszítve vízben való oldódási képességét.