Amina drugorzędowa hcl. Aminy: klasyfikacja, nazewnictwo; identyfikacja chemiczna, charakterystyka spektralna. Przedstawiciele: anilina, n-metyloanilina, n, n-dimetyloanilina, toluidyny, fenetydyny, difenyloamina. Izomeria i nazewnictwo
Aminy aromatyczne są pochodnymi węglowodorów aromatycznych, w których jeden lub więcej atomów wodoru pierścienia benzenowego jest zastąpionych grupami aminowymi (NH 2 ).
Aminy aromatyczne można również uznać za pochodne amoniaku, w cząsteczce, w której jeden lub więcej atomów wodoru jest zastąpionych przez rodniki aromatyczne.
Podobnie jak w seriach alifatycznych (pogrubionych), aminy aromatyczne mogą być pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe.
W zależności od tego, które rodniki (tylko aromatyczne lub aromatyczne i alifatyczne) są związane z atomem azotu, rozróżnia się czysto aromatyczne i tłuszczowe aromatyczne.
Grupa aminowa może być bezpośrednio połączona z jądrem lub w łańcuchu bocznym.
Anilina jest przodkiem klasy amin aromatycznych, w której grupa aminowa jest bezpośrednio związana z pierścieniem benzenowym:
anilina (fenyloamina, aminobenzen)
Nomenklatura amin aromatycznych
Aminy aromatyczne są zwykle nazywane trywialna nomenklatura.
Na przykład anilina, toluidyna.
Według systematycznej (substytucyjnej) nomenklatury nazwy amin powstają od nazw rodników z dodatkiem końcówki -amina lub przedrostki amino
Trivial: orto-toluidyna meta-toluidyna para-toluidyna
Podstawnik: orto-toliloamina meta-toliloamina para-toliloamina
o-aminotoluen meta-aminotoluen para-aminotouen
(2-aminotoluen) (3-aminotoluen) (4-aminotoluen)
Pierścień aromatyczny może zawierać dwie lub więcej grup aminowych.
Nazwy związków z dwiema grupami aminowymi (diamin) wywodzą się od nazwy dwuwartościowej reszty węglowej i końcówki –Diamina lub przedrostki diamin oraz nazwy odpowiednich węglowodorów:
o-fenylenodiamina m-fenylenodiamina p-fenylenodiamina
o-diaminobenzen m-diaminobenzen p-diaminobenzen
(1,2-diaminobenzen) (1,3-diaminobenzen) (1,4-diaminobenzen)
Rozróżnia się także drugorzędowe i trzeciorzędowe aminy aromatyczne w zależności od liczby rodników związanych z atomem azotu.
Aminy drugorzędowe i trzeciorzędowe są najczęściej nazywane zgodnie z zasadami racjonalna nomenklatura, wymieniając rodniki obecne w związku i dodając końcówkę -amina:
difenyloamina (amina drugorzędowa)
trifenyloamina (trzeciorzędowa amina)
Jeżeli w cząsteczce aminy z atomem azotu połączone są jednocześnie rodniki aromatyczne i alifatyczne, to takie aminy nazywamy tłusty aromatyczny.
W przypadku aromatycznych amin tłuszczowych nazwa oparta jest na słowie "anilina" a dla wykazania, że rodnik znajduje się przy atomie azotu, a nie w pierścieniu benzenowym, przed nazwą rodnika umieszcza się literę n:
N-metyloanilina N,N-dimetyloanilina
Racjonalne: metylofenyloamina dimetylofenyloamina
Podstawnik: N-metyloaminobenzen N,N-dimetyloaminobenzen
Aminy z grupą aminową w łańcuchu bocznym:
benzyloamina
α-aminotoluen
Aminy aromatyczne z grupą aminową w łańcuchu bocznym mają właściwości amin alifatycznych.
Aminy- organiczne pochodne amoniaku, w cząsteczce których jeden, dwa lub wszystkie trzy atomy wodoru są zastąpione resztą węglową.
Zwykle przydzielaj trzy rodzaje amin:
Aminy, w których grupa aminowa jest połączona bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym, nazywane są aminy aromatyczne.
Najprostszym przedstawicielem tych związków jest aminobenzen, czyli anilina:
Podstawowy piętno struktura elektronowa amin to obecność atomu azotu zawartego w grupie funkcyjnej, bez pary... Prowadzi to do tego, że aminy wykazują właściwości zasad.
Istnieją jony, które są produktem formalnego podstawienia rodnika węglowodorowego wszystkich atomów wodoru w jonie amonowym:
Jony te znajdują się w solach podobnych do soli amonowych. Nazywane są czwartorzędowymi solami amonowymi.
Izomeria i nazewnictwo
1. Aminy charakteryzują się izomeria strukturalna:
a) izomeria szkieletu węgla:
b) izomeria pozycji grupy funkcyjnej:
2. Aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe są względem siebie izomeryczne ( izomeria międzyklasowa):
Jak widać z powyższych przykładów, aby nazwać aminę, podstawniki związane z atomem azotu są wymienione (w kolejności pierwszeństwa), a przyrostek -amina.
Właściwości fizyczne amin
Najprostsze aminy(metyloamina, dimetyloamina, trimetyloamina) - substancje gazowe. Reszta niższe aminy- płyny dobrze rozpuszczające się w wodzie. Posiadają charakterystyczny zapach przypominający zapach amoniaku.
Aminy pierwszorzędowe i drugorzędowe są zdolne do tworzenia wiązania wodorowe... Prowadzi to do zauważalnego wzrostu ich temperatury wrzenia w porównaniu ze związkami o tej samej masie cząsteczkowej, ale niezdolnymi do tworzenia wiązań wodorowych.
Anilina to oleista ciecz, słabo rozpuszczalna w wodzie, wrząca w temperaturze 184 °C.
Anilina
Właściwości chemiczne aminy są zdefiniowane w głównie przez obecność samotnej pary elektronów przy atomie azotu.
Aminy jako zasady. Atom azotu grupy aminowej, podobnie jak atom azotu w cząsteczce amoniaku, z powodu samotna para elektronów może tworzyć wiązanie kowalencyjne przez mechanizm dawca-akceptor, działając jako dawca... W związku z tym aminy, takie jak amoniak, są zdolne do przyłączania kationu wodorowego, tj. działają jako zasada:
1. Reakcja aminów z wodą prowadzi do powstania jonów wodorotlenowych:
Roztwór aminy w wodzie ma odczyn zasadowy.
2. Reakcja z kwasami. Amoniak reaguje z kwasami, tworząc sole amonowe. Aminy mogą również reagować z kwasami:
Podstawowe właściwości amin alifatycznych bardziej wyraźny niż amoniak. Wynika to z obecności jednego lub więcej donorowych podstawników alkilowych, których dodatni efekt indukcyjny zwiększa gęstość elektronów na atomie azotu. Wzrost gęstości elektronowej przekształca azot w silniejszy donor pary elektronowej, co zwiększa jego podstawowe właściwości:
Spalanie amonów. Aminy spalają się w powietrzu tworząc dwutlenek węgla, wodę i azot:
Właściwości chemiczne amin - kompendium
Stosowanie amin
Aminy są szeroko stosowane do otrzymywania leki, materiały polimerowe... Najważniejszym związkiem tej klasy jest anilina, która jest wykorzystywana do produkcji barwników anilinowych, leków (sulfonianów), materiałów polimerowych (żywice anilinowo-formaldehydowe).
Materiał odniesienia do zdania testu:
Tablica Mendelejewa
Tabela rozpuszczalności
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 ma wolną parę elektronów skierowaną na jeden z wierzchołków zniekształconego czworościanu:
Z tego powodu aminy, podobnie jak amoniak, mają istotne właściwości podstawowe.
Tak więc aminy, podobnie jak amoniak, reagują odwracalnie z wodą, tworząc słabe zasady:
Wiązanie kationu wodorowego z atomem azotu w cząsteczce aminy jest realizowane za pomocą mechanizmu donor-akceptor dzięki samotnej parze elektronowej atomu azotu. Aminy graniczne są silniejszymi zasadami niż amoniak, ponieważ w takich aminach podstawniki węglowodorowe mają dodatni efekt indukcyjny (+I). W związku z tym wzrasta gęstość elektronów na atomie azotu, co ułatwia jego interakcję z kationem H +.
Aminy aromatyczne, jeśli grupa aminowa jest bezpośrednio połączona z jądrem aromatycznym, wykazują słabsze właściwości zasadowe niż amoniak. Wynika to z faktu, że pojedyncza para elektronowa atomu azotu jest przesunięta w kierunku aromatycznego układu π pierścienia benzenowego, w wyniku czego gęstość elektronowa na atomie azotu maleje. To z kolei prowadzi do obniżenia podstawowych właściwości, w szczególności zdolności do interakcji z wodą. Na przykład anilina reaguje tylko z mocnymi kwasami i praktycznie nie reaguje z wodą.
Właściwości chemiczne amin nasyconych
Jak już wspomniano, aminy reagują odwracalnie z wodą:
Wodne roztwory amin mają odczyn alkaliczny ośrodka, ze względu na dysocjację powstałych zasad:
Aminy nasycone reagują z wodą lepiej niż amoniak ze względu na ich silniejsze właściwości zasadowe.
Podstawowe właściwości amin nasyconych wzrastają w seriach.
Wtórne aminy nasycone są silniejszymi zasadami niż pierwszorzędowe aminy nasycone, które z kolei są silniejszymi zasadami niż amoniak. Jeśli chodzi o podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych, to jeśli mówimy o reakcjach w roztwory wodne, to podstawowe właściwości amin trzeciorzędowych są znacznie gorsze niż amin drugorzędowych, a nawet nieco gorsze niż amin pierwszorzędowych. Wynika to z przeszkód sterycznych, które znacząco wpływają na szybkość protonowania aminy. Innymi słowy, trzy podstawniki „blokują” atom azotu i zakłócają jego oddziaływanie z kationami H+.
5interakcja z kwasami
Zarówno wolne aminy nasycone, jak i ich wodne roztwory oddziałują z kwasami. W takim przypadku powstają sole:
Ponieważ podstawowe właściwości amin nasyconych są bardziej wyraźne niż amoniaku, takie aminy reagują nawet ze słabymi kwasami, na przykład węglowymi:
Sole amin to ciała stałe, które są łatwo rozpuszczalne w wodzie i słabo w niepolarnych rozpuszczalniki organiczne... Oddziaływanie soli aminowych z alkaliami prowadzi do uwolnienia wolnych amin, podobnie jak amoniak jest wypierany pod działaniem alkaliów na sole amonowe:
2. Pierwotne aminy nasycone reagują z kwasem azotawym, tworząc odpowiednie alkohole, azot N2 i wodę. Na przykład:
Charakterystyczną cechą tej reakcji jest tworzenie się azotu w stanie gazowym, w związku z czym jest on wysokiej jakości jak na aminy pierwszorzędowe i służy do odróżnienia ich od drugorzędowych i trzeciorzędowych. Należy zauważyć, że najczęściej reakcję tę prowadzi się przez zmieszanie aminy nie z samym roztworem kwasu azotawego, ale z roztworem soli kwasu azotawego (azotyn), a następnie dodanie do tej mieszaniny mocnego kwasu mineralnego. Gdy azotyny wchodzą w interakcję z mocnymi kwasami mineralnymi, powstaje kwas azotawy, który następnie reaguje z aminą:
Aminy drugorzędowe dają oleiste ciecze w podobnych warunkach, tak zwane N-nitrozoaminy, ale ta reakcja w rzeczywistości zadania egzaminu nie występuje w chemii. Aminy trzeciorzędowe nie oddziałują z kwasem azotawym.
Całkowite spalanie dowolnych amin prowadzi do powstania dwutlenku węgla, wody i azotu:
Interakcja z haloalkanami
Warto zauważyć, że absolutnie tę samą sól otrzymuje się przez działanie chlorowodoru na bardziej podstawioną aminę. W naszym przypadku, gdy chlorowodór oddziałuje z dimetyloaminą:
Uzyskiwanie amin:
1) Alkilacja amoniaku haloalkanami:
W przypadku braku amoniaku zamiast aminy otrzymuje się jego sól:
2) Redukcja przez metale (do wodoru w zakresie działania) w środowisku kwaśnym:
następnie potraktowanie roztworu zasadą w celu uwolnienia wolnej aminy:
3) Reakcja amoniaku z alkoholami podczas przepuszczania ich mieszaniny przez ogrzewany tlenek glinu. W zależności od proporcji alkohol/amina powstają aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe:
Właściwości chemiczne aniliny
Anilina - trywialna nazwa aminobenzenu, która ma wzór:
Jak widać na ilustracji, w cząsteczce aniliny grupa aminowa jest bezpośrednio przyłączona do pierścienia aromatycznego. Dla takich amin, jak już wspomniano, podstawowe właściwości są znacznie słabsze niż dla amoniaku. Tak więc w szczególności anilina praktycznie nie reaguje z wodą i słabymi kwasami, takimi jak kwas węglowy.
Oddziaływanie aniliny z kwasami
Anilina reaguje z kwasami nieorganicznymi o dużej lub średniej mocy. W tym przypadku powstają sole fenyloamoniowe:
Oddziaływanie aniliny z halogenami
Jak już wspomniano na samym początku tego rozdziału, grupa aminowa w aminach aromatycznych zostaje wciągnięta w pierścień aromatyczny, co z kolei zmniejsza gęstość elektronową na atomie azotu, a w efekcie zwiększa ją w jądrze aromatycznym. Wzrost gęstości elektronowej w jądrze aromatycznym prowadzi do tego, że reakcje podstawienia elektrofilowego, w szczególności reakcje z halogenami, przebiegają znacznie łatwiej, zwłaszcza w pozycjach orto i para względem grupy aminowej. Tak więc anilina łatwo wchodzi w interakcję z wodą bromową, tworząc biały osad 2,4,6-tribromoaniliny:
Ta reakcja jest jakościowa dla aniliny i często identyfikuje ją między innymi. związki organiczne.
Oddziaływanie aniliny z kwasem azotawym
Anilina reaguje z kwasem azotawym, ale ze względu na specyfikę i złożoność tej reakcji nie występuje w rzeczywistym ZASTOSOWANIU w chemii.
Reakcje alkilowania aniliny
Przez sukcesywne alkilowanie aniliny na atomie azotu halogenowanymi węglowodorami można otrzymać aminy drugorzędowe i trzeciorzędowe:
Zdobywanie aniliny
1. Redukcja nitrobenzenu metalami w obecności silnych kwasów nieutleniających:
C 6 H 5 -NO 2 + 3Fe + 7HCl = + Cl- + 3FeCl 2 + 2H 2 O
Cl - + NaOH = C6H5 -NH2 + NaCl + H2O
Jako metale można stosować dowolne metale aż do wodoru w zakresie działania.
Reakcja chlorobenzenu z amoniakiem:
С 6 H 5 −Cl + 2NH 3 → C 6 H 5 NH 2 + NH 4 Cl
Właściwości chemiczne aminokwasów
Aminokwasy nazywane są związkami, w cząsteczkach których występują dwa rodzaje grup funkcyjnych - grupy aminowe (-NH 2) i karboksylowe (-COOH).
Innymi słowy, aminokwasy można uznać za pochodne kwasów karboksylowych, w których cząsteczkach jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupami aminowymi.
Zatem ogólny wzór aminokwasów można zapisać jako (NH 2) x R (COOH) y, gdzie xiy są najczęściej równe jednemu lub dwóm.
Ponieważ w cząsteczkach aminokwasów występuje zarówno grupa aminowa, jak i karboksylowa, wykazują one 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 wejść w reakcję estryfikacji alkoholami:
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O
Podstawowe właściwości aminokwasów
1. Tworzenie soli przez oddziaływanie z kwasami
NH2CH2COOH + HCl → + Cl -
2. Interakcja z kwasem azotawym
NH2-CH2-COOH + HNO2 → HO-CH2-COOH + N2 + H2O
Uwaga: oddziaływanie z kwasem azotawym przebiega w taki sam sposób jak z aminami pierwszorzędowymi
3. Alkilacja
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I -
4. Interakcja aminokwasów ze sobą
Aminokwasy mogą reagować ze sobą tworząc peptydy - związki zawierające w swoich cząsteczkach wiązanie peptydowe -C(O) -NH-
Jednocześnie należy zauważyć, że w przypadku reakcji dwóch różnych aminokwasów, bez zachowania pewnych specyficznych warunków syntezy, powstawanie różnych dipeptydów zachodzi jednocześnie. I tak np. zamiast powyższej reakcji glicyny z alaniną, prowadzącej do glicylananiny, może zachodzić reakcja prowadząca do alanyloglicyny:
Ponadto cząsteczka glicyny niekoniecznie reaguje z cząsteczką alaniny. Reakcje peptyzacji zachodzą również między 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, dzięki tworzeniu nowych wiązań peptydowych.
Poszczególne aminokwasy są wykorzystywane do produkcji syntetycznych polipeptydów lub tzw. włókien poliamidowych. Tak więc w szczególności, stosując polikondensację kwasu 6-aminoheksanowego (ε-aminokapronowego), nylon jest syntetyzowany w przemyśle:
Otrzymana w wyniku tej reakcji żywica nylonowa wykorzystywana jest do produkcji włókien tekstylnych oraz tworzyw sztucznych.
Tworzenie wewnętrznych soli aminokwasów w roztworze wodnym
W roztworach wodnych aminokwasy występują głównie w postaci soli wewnętrznych – jonów bipolarnych (jonów dwubiegunowych):
Zdobywanie aminokwasów
1) Reakcja chlorowanych kwasów karboksylowych z amoniakiem:
Cl-CH2-COOH + 2NH3 = NH2-CH2-COOH + NH4Cl
2) Rozszczepienie (hydroliza) białek pod działaniem roztworów mocnych kwasów mineralnych i zasad.
AMINY- klasa związków, które są organicznymi pochodnymi amoniaku, w których jeden, dwa lub trzy atomy wodoru są zastąpione grupami organicznymi. Osobliwość- obecność fragmentu R – N<, где R – органическая группа.
Klasyfikacja amin jest zróżnicowana i zależy od tego, która cecha struktury jest brana za podstawę.
W zależności od liczby grup organicznych związanych z atomem azotu rozróżnia się:
aminy pierwszorzędowe - jedna grupa organiczna przy azocie RNH2
aminy drugorzędowe - dwie grupy organiczne przy azocie R2NH, grupy organiczne mogą być różne R "R" NH
aminy trzeciorzędowe - trzy grupy organiczne przy azocie R3N lub R "R" R "" N
Według rodzaju grupy organicznej związanej z azotem, alifatyczny СH3 - N< и ароматические С 6 H5 – N< амины, возможны и смешанные варианты.
W zależności od liczby grup aminowych w cząsteczce aminy dzielą się na monoaminy CH3 - NH 2, diaminy H2N (CH2) 2 NH 2, triaminy itp.
Właściwości chemiczne amin. Charakterystyczną zdolnością amin jest przyłączanie obojętnych cząsteczek (na przykład halogenków wodoru HHal, z tworzeniem soli organoamonowych, podobnych do soli amonowych w chemii nieorganicznej. Aby utworzyć nowe wiązanie, azot zapewnia samotną parę elektronową, pełniącą rolę donor.Proton H + biorący udział w tworzeniu wiązania (z halogenowodoru) pełni rolę akceptora (odbiornika), takie wiązanie nazywa się donor-akceptor (ryc. 1) Powstały kowalencyjny N – H wiązanie jest całkowicie równoważne z wiązaniami w aminie
Aminy trzeciorzędowe również dodają HCl, ale gdy uzyskana sól jest ogrzewana w roztworze kwasu, rozkłada się, podczas gdy R oddziela się od atomu N:
(C2H5)3 n+ HCl [(C 2 H 5) 3 n H] Cl
[(C2H5)3 n H] Сl (C 2 H 5) 2 n H + C 2 H 5 Cl
Porównując te dwie reakcje, można zauważyć, że grupa C2H5 i H niejako zamieniają się miejscami, w wyniku czego powstaje drugorzędowa z trzeciorzędowej aminy.
Rozpuszczając się w wodzie, aminy wychwytują proton zgodnie z tym samym schematem, w wyniku czego w roztworze pojawiają się jony OH, co odpowiada tworzeniu się środowiska alkalicznego, można je wykryć za pomocą konwencjonalnych wskaźników.
C2H5 n H2 + H2O + + OH–
Wraz z utworzeniem wiązania donor-akceptor, aminy mogą dodawać nie tylko HCl, ale także haloalkile RCl, tworząc w ten sposób nowe wiązanie N – R, które jest również równoważne z już istniejącymi. Jeśli za punkt wyjścia przyjmiemy trzeciorzędową aminę, otrzymamy sól tetraalkiloamonową (cztery grupy R na jednym atomie N):
(C2H5)3 n+ C2H5I [(C2H5)4 n] I
Sole te, rozpuszczając się w wodzie i niektórych rozpuszczalnikach organicznych, dysocjują (rozpadają się), tworząc jony:
[(C2H5) 4 n] I [(C2H5) 4 n] + + I–
Takie roztwory, jak wszystkie roztwory zawierające jony, przewodzą prąd elektryczny. W solach tetraalkiloamoniowych halogen można zastąpić grupą HO:
[(CH3) 4 n] Cl + AgOH [(CH 3) 4 n] OH + AgCl
Powstały wodorotlenek tetrametyloamoniowy jest mocną zasadą, podobną pod względem właściwości do zasad.
Aminy pierwszorzędowe i drugorzędowe oddziałują z kwasem azotawym HON = O, ale reagują na różne sposoby. Alkohole pierwszorzędowe powstają z amin pierwszorzędowych:
C2H5 n H2 + H n O2 C2H5OH + n 2 + H2O
W przeciwieństwie do amin pierwszorzędowych, aminy drugorzędowe z kwasem azotawym tworzą żółte, trudnorozpuszczalne nitrozoaminy - związki zawierające fragment > N – N = O:
(C2H5) 2 n H + H n O 2 (C 2 H 5) 2 n–n= O + H2O
Aminy trzeciorzędowe nie reagują z kwasem azotawym w zwykłej temperaturze, dlatego kwas azotawy jest odczynnikiem, który pozwala odróżnić aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe.
Podczas kondensacji amin z kwasami karboksylowymi powstają amidy kwasowe - związki z fragmentem –C(O)N< (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.
Kondensacja amin z aldehydami i ketonami prowadzi do powstania tzw. zasad Schiffa - związków zawierających fragment –N = C< (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.
Gdy aminy pierwszorzędowe reagują z fosgenem Cl2C = O, powstają związki z grupą –N = C = O, zwane izocyjanianami (rys. 2D, otrzymywanie związku z dwiema grupami izocyjanianowymi).
Wśród amin aromatycznych najbardziej znana jest anilina (fenyloamina) C 6 H 5 NH 2. Jego właściwości są zbliżone do amin alifatycznych, ale zasadowość jest mniej wyraźna - w roztworach wodnych nie tworzy środowiska alkalicznego. Podobnie jak aminy alifatyczne może tworzyć sole amonowe [С 6 Н 5 NH 3] + Сl– z mocnymi kwasami mineralnymi. W wyniku reakcji aniliny z kwasem azotawym (w obecności HCl) powstaje związek diazowy zawierający fragment R – N = N w postaci soli jonowej zwanej solą diazoniową (rys. 3A). Zatem oddziaływanie z kwasem azotawym nie jest takie samo jak w przypadku amin alifatycznych. Pierścień benzenowy w anilinie wykazuje reaktywność charakterystyczną dla związków aromatycznych (patrz AROMATYCZNOŚĆ), podczas halogenowania atomy wodoru w pozycjach orto i para do grupy aminowej są zastępowane i otrzymuje się chloroaniliny o różnym stopniu podstawienia (rys. 3B ). Działanie kwasu siarkowego prowadzi do sulfonowania w pozycji para do grupy aminowej, powstaje tzw. kwas sulfanilowy (rys. 3B).
Aminy - są to pochodne amoniaku (NH 3), w cząsteczce których jeden, dwa lub trzy atomy wodoru są zastąpione przez rodniki węglowodorowe.
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 zawierające dwie, trzy lub więcej grup aminowych.
Nomenklatura
Do nazwy reszt organicznych związanych z azotem dodano słowo „amina”, natomiast grupy wymieniono w kolejności alfabetycznej: CH3NC3H – metylopropyloamina, CH3N (C6H5) 2 – metylodifenyloamina. W przypadku wyższych amin nazwa składa się z węglowodoru, dodając przedrostek „amino”, „diamino”, „triamino”, wskazując indeks liczbowy atomu węgla. Dla niektórych amin stosowane są nazwy zwyczajowe: C6H5NH2 - anilina (nazwa systematyczna - fenyloamina).
W przypadku amin możliwa jest izomeria łańcuchowa, izomeria pozycji grup funkcyjnych, izomeria między typami amin
Właściwości fizyczne
Najniższe limitujące aminy pierwszorzędowe są substancjami gazowymi, mają zapach amoniaku i są łatwo rozpuszczalne w wodzie. Aminy o wyższej względnej masie cząsteczkowej są cieczami lub ciałami stałymi, ich rozpuszczalność w wodzie maleje wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej.
Właściwości chemiczne
Pod względem właściwości chemicznych aminy są podobne do amoniaku.
1. Oddziaływanie z wodą - tworzenie podstawionych wodorotlenków amonu. Wodny roztwór amoniaku ma słabe właściwości zasadowe (zasadowe). Powodem głównych właściwości amoniaku jest obecność wolnej pary elektronów przy atomie azotu, która bierze udział w tworzeniu wiązania donor-akceptor z jonem wodorowym. Z tego samego powodu aminy są również słabymi zasadami. Aminy to zasady organiczne.
2. Oddziaływanie z kwasami - tworzenie soli (reakcje neutralizacji). Jako zasada amoniak tworzy sole amonowe z kwasami. Podobnie, gdy aminy reagują z kwasami, tworzą się podstawione sole amoniowe. Zasady jako silniejsze zasady wypierają amoniak i aminy z ich soli.
3. Spalanie amin. Aminy są łatwopalne. Produktami spalania amin, podobnie jak innych związków organicznych zawierających azot, są dwutlenek węgla, woda i wolny azot.
Alkilacja to wprowadzenie podstawnika alkilowego do cząsteczki związku organicznego. Typowymi środkami alkilującymi są halogenki alkilowe, alkeny, związki epoksydowe, alkohole, rzadziej aldehydy, ketony, etery, siarczki, diazoalkany. Katalizatorami alkilowania są kwasy mineralne, kwasy Lewisa i zeolity.
Acylacja. Po podgrzaniu z kwasami karboksylowymi, ich bezwodnikami, chlorkami kwasowymi lub estrami, pierwszorzędowe i drugorzędowe aminy są acylowane z wytworzeniem N-podstawionych amidów, związków z fragmentem -C(O)N<:
Reakcja z bezwodnikami przebiega 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. Aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe odróżnia się od siebie kwasem azotawym. Alkohole pierwszorzędowe powstają z amin pierwszorzędowych:
C2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 + H2O
Powoduje to wytwarzanie gazu (azot). Wskazuje to, że w kolbie znajduje się pierwszorzędowa amina.
Aminy drugorzędowe z kwasem azotawym tworzą żółte, słabo rozpuszczalne nitrozoaminy - związki zawierające fragment >N-N=O:
(C2H5) 2NH + HNO2 → (C2H5) 2N-N = O + H2O
Aminy wtórne są trudne do nierozpoznania, charakterystyczny zapach nitrozodimetyloaminy rozchodzi 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 pozyskiwania
1. Oddziaływanie alkoholi z amoniakiem po podgrzaniu w obecności Al 2 0 3 jako katalizatora.
2. Oddziaływanie halogenków alkilowych (haloalkanów) z amoniakiem. Powstała pierwszorzędowa amina może reagować z nadmiarem halogenku alkilu i amoniaku, tworząc drugorzędową aminę. W podobny sposób można otrzymać aminy trzeciorzędowe
Aminokwasy. Klasyfikacja, izomeria, nazewnictwo, odbiór. Fizyczne i chemiczne właściwości. Właściwości amfoteryczne, budowa bipolarna, punkt izoelektryczny. Polipeptydy. Poszczególni przedstawiciele: glicyna, alanina, cysteina, cystyna, kwas a-aminokapronowy, lizyna, kwas glutaminowy.
Aminokwasy są pochodnymi węglowodorów zawierającymi grupy aminowe (-NH 2) i grupy karboksylowe -COOH.
Wzór ogólny: (NH 2) f R (COOH) n gdzie m oraz n najczęściej równy 1 lub 2. Tak więc aminokwasy są związkami o mieszanych funkcjach.
Klasyfikacja
Izomeria
Izomeria aminokwasów, podobnie jak hydroksykwasów, zależy od izomerii łańcucha węglowego i położenia grupy aminowej w stosunku do karboksylu (a-, β - i γ - aminokwasy itp.). Ponadto wszystkie naturalne aminokwasy, z wyjątkiem aminokwasów aminokwasowych, zawierają asymetryczne atomy węgla, a więc posiadają izomery optyczne (antypody). Rozróżnia się aminokwasy serii D i L. Należy zauważyć, że wszystkie aminokwasy tworzące białka należą do serii L.
Nomenklatura
Aminokwasy mają zwykle nazwy trywialne (na przykład kwas aminooctowy jest inaczej nazywany glikol lub iicyna, i kwas aminopropionowy - alanina itp.). Nazwa aminokwasu według nomenklatury systematycznej składa się z nazwy odpowiadającego mu kwasu karboksylowego, którego jest pochodną, z dodatkiem przedrostka słowa amino-. Pozycja grupy aminowej w łańcuchu jest oznaczona cyframi.
Metody pozyskiwania
1. Oddziaływanie α-chlorowcowanych kwasów karboksylowych z nadmiarem amoniaku. W trakcie tych reakcji atom chlorowca w chlorowcowanych kwasach karboksylowych (patrz § 10.4 do ich wytwarzania) jest zastępowany przez grupę aminową. Wydzielany w tym procesie chlorowodór jest wiązany nadmiarem amoniaku, tworząc chlorek amonu.
2. Hydroliza białek. Gdy białka są hydrolizowane, zwykle powstają złożone mieszaniny aminokwasów, jednak przy użyciu specjalnych metod można z tych mieszanin wyizolować pojedyncze czyste aminokwasy.
Właściwości fizyczne
Aminokwasy to bezbarwne substancje krystaliczne, 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. Oddziaływanie w cząsteczce - tworzenie soli wewnętrznych:
a) kwasy monoaminomonokarboksylowe (kwasy neutralne). Wodne roztwory kwasów monoaminomonokarboksylowych są obojętne (pH = 7);
b) kwasy monoaminodikarboksylowe (aminokwasy kwaśne). 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 podstawowe). Wodne roztwory kwasów diaminomonokarboksylowych mają pH > 7 (środowisko alkaliczne), ponieważ w wyniku tworzenia się soli wewnętrznych tych kwasów w roztworze pojawia się nadmiar jonów OH – wodorotlenowych.
3. Oddziaływanie aminokwasów ze sobą - tworzenie peptydów.
4. Wchodź w interakcję z alkoholami tworząc estry.
Punkt izoelektryczny aminokwasów niezawierających dodatkowych grup NH2- lub COOH to średnia arytmetyczna między dwiema wartościami pK: 
odpowiednio dla alaniny 
.
Punkt izoelektryczny szeregu innych aminokwasów zawierających dodatkowe grupy kwasowe lub zasadowe (kwasy asparaginowy i glutaminowy, lizyna, arginina, tyrozyna itp.) również zależy od kwasowości lub zasadowości rodników tych aminokwasów. Na przykład dla lizyny pI należy obliczyć z połówkowej sumy wartości pK „dla grup α- i ε-NH2. Tak więc w zakresie pH od 4,0 do 9,0 prawie wszystkie aminokwasy występują głównie w postać jonów obojnaczych z protonowaną grupą aminową i zdysocjowaną grupą karboksylową.
Polipeptydy zawierają więcej niż dziesięć reszt aminokwasowych.
Glicyna (kwas aminooctowy, kwas aminoetanowy) jest najprostszym aminokwasem alifatycznym, jedynym aminokwasem, który nie posiada 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 czynnych. Wzór chemiczny NH2-CH-CH3-COOH. Alanina jest łatwo przekształcana w glukozę w wątrobie i odwrotnie. Proces ten nazywany jest cyklem glukozowo-alaniowym i jest jednym z głównych szlaków glukoneogenezy w wątrobie.
Cysteina (kwas α-amino-β-tiopropionowy; kwas 2-amino-3-sulfanylopropanowy) jest aminokwasem alifatycznym zawierającym siarkę. Aktywny optycznie, występuje w postaci izomerów L- i D-. L-Cysteina wchodzi w skład białek i peptydów, odgrywa ważną rolę w tworzeniu tkanek skóry. Jest ważny dla procesów detoksykacji. Wzór empiryczny to C3H7NO2S.
Cystyna (chem.) (kwas 3,3"-ditio-bis-2-aminopropionowy, dicysteina) to aminokwas alifatyczny zawierający siarkę, o bezbarwnych kryształach, rozpuszczalny w wodzie.
Cystyna jest aminokwasem niekodującym będącym produktem oksydacyjnej dimeryzacji cysteiny, podczas której dwie grupy tiolowe cysteiny tworzą wiązanie dwusiarczkowe cystyny. Cystyna zawiera dwie grupy aminowe i dwie grupy karboksylowe i należy do dwuzasadowych diaminokwasów. Wzór empiryczny C6H12N2O4S2
W organizmie znajdują się głównie w składzie białek.
Kwas aminokapronowy (kwas 6-aminoheksanowy lub kwas ε-aminokapronowy) to leczniczy środek hemostatyczny, 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, który jest częścią prawie każdego białka, jest niezbędny 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 glutaminianu występuje w białkach, szeregu substancji o niskiej masie cząsteczkowej oraz w postaci wolnej. Kwas glutaminowy odgrywa ważną rolę w metabolizmie azotu. Wzór chemiczny C5H9N1O4
Kwas glutaminowy jest również aminokwasem neuroprzekaźnikowym, ważnym członkiem klasy aminokwasów pobudzających. Wiązanie glutaminianu ze specyficznymi receptorami neuronów prowadzi do wzbudzenia tych ostatnich.
Białka proste i złożone. Wiązanie peptydowe. Pojęcie struktury pierwszorzędowej, drugorzędowej, trzeciorzędowej i czwartorzędowej cząsteczki białka. Rodzaje wiązań determinujących strukturę przestrzenną cząsteczki białka (oddziaływania wodorowe, dwusiarczkowe, jonowe, hydrofobowe). Właściwości fizyczne i chemiczne białek (strącanie, denaturacja, reakcje barwne). Punkt izoelektryczny. Wartość białek.
Białka - Są to naturalne związki wielkocząsteczkowe (biopolimery), których podstawą strukturalną są łańcuchy polipeptydowe zbudowane z reszt α-aminokwasowych.
Białka proste (białka) to substancje organiczne o dużej masie cząsteczkowej 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 protetyczną.
Wiązanie peptydowe - rodzaj wiązania amidowego powstające 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 motywy konserwatywne - kombinacje aminokwasów, które odgrywają kluczową rolę w funkcjach białka. Zachowawcze motywy utrzymują się przez całą ewolucję gatunków i często można na ich podstawie przewidzieć funkcję nieznanego białka.
Struktura drugorzędowa - lokalne uporządkowanie fragmentu łańcucha polipeptydowego, stabilizowane wiązaniami wodorowymi.
Struktura trzeciorzędowa - struktura przestrzenna łańcucha polipeptydowego (zbiór współrzędnych przestrzennych atomów tworzących białko). Strukturalnie składa się z elementów struktury drugorzędowej stabilizowanych różnymi rodzajami oddziaływań, w których ważną rolę odgrywają oddziaływania hydrofobowe. W stabilizacji struktury trzeciorzędowej uczestniczą:
wiązania kowalencyjne (między dwiema resztami cysteiny - mostki dwusiarczkowe);
wiązania jonowe między przeciwnie naładowanymi grupami bocznymi reszt aminokwasowych;
wiązania wodorowe;
oddziaływania hydrofilowo-hydrofobowe. Podczas interakcji z otaczającymi cząsteczkami wody, cząsteczka białka „ma tendencję” do zwijania się, tak że niepolarne grupy boczne aminokwasów są izolowane z roztworu wodnego; Na powierzchni cząsteczki pojawiają się polarne hydrofilowe grupy boczne.
Struktura czwartorzędowa (lub podjednostka, domena) - względna pozycja kilku łańcuchów polipeptydowych w pojedynczym kompleksie białkowym. Cząsteczki białka tworzące białko o strukturze czwartorzędowej powstają na rybosomach oddzielnie i dopiero po zakończeniu syntezy tworzą wspólną strukturę supramolekularną. Skład białka o strukturze czwartorzędowej może obejmować zarówno identyczne, jak i różne łańcuchy polipeptydowe. W stabilizację struktury czwartorzędowej zaangażowane są te same rodzaje oddziaływań, co w stabilizację trzeciorzędową. Supramolekularne kompleksy białkowe mogą składać się z kilkudziesięciu cząsteczek.
Właściwości fizyczne
Właściwości białek są tak różne, jak funkcje, które pełnią. Niektóre białka rozpuszczają się w wodzie, tworząc z reguły roztwory koloidalne (na przykład 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 są zdolne do wchodzenia w wiele reakcji. Białka wchodzą w reakcje utleniania-redukcji, estryfikacji, alkilacji, nitracji i mogą tworzyć sole zarówno z kwasami, jak i zasadami (białka amfoteryczne).
Na przykład albumina - białko jaja - wytrąca się z roztworu (koaguluje) w temperaturze 60-70 °, tracąc zdolność rozpuszczania się w wodzie.