Амины и аминокислоты. Общая характеристика. Методы получения.

Амины – азотсодержащие органические вещества, производные аммиака (NH3), в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на углеводородный радикал (- R или – CnH2n+1)

Функциональная группа: - NH2 аминогруппа

Номенклатура аминов 1. В большинстве случаев названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов и суффикса амин.CH3-NH2 Метиламин CH3-CH2-NH2 Этиламин Различные радикалы перечисляются в алфавитном порядке. CH3-CH2-NH-CH3 Метилэтиламин

При наличии одинаковых радикалов используют приставки ди и три. (CH3)2NH Диметиламин

2. Первичные амины часто называют как производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы -NH2. В этом случае аминогруппа указывается в названии суффиксами амин (одна группа -NH2), диамин(две группы -NH2) и т.д. с добавлением цифр, отражающих положение этих групп в главной углеродной цепи.

Например:CH3-CH2-CH2-NH2 пропанамин-1H2N-CH2-CH2-CH(NH2)-CH3 бутандиамин-1,3

6. Изомерия аминовСтруктурная изомерия

- углеродного скелета, начиная с С4H9NH2:

- изомерия аминогруппы, связанная с изменением степени замещенности атомов водорода при азоте, т.е. между типами аминов:

Получение аминов. Из-за запаха низшие амины долгое время принимали за аммиак, пока в 1849 году французский химик Шарль Вюрц не выяснил, что в отличие от аммиака, они горят на воздухе с образованием углекислого газа. Он же синтезировал метиламин и этиламин.

R-NO2 + 6[H] t,kat-Ni → R-NH2 + 2H2O R-NO2+3(NH4)2S t, Fe в кислой среде →R-NH2 +3S↓ +6NH3↑ + 2H2O

Другие способы:1). Промышленный CH3Br + 2NH3 t, ↑p → CH3-NH2 + NH4Br

2). Лабораторный - Действие щелочей на соли алкиламмония [R-NH3]Г + NaOH t → R-NH2 + NaГ + H2O

3). Действием галогеналканов на первичные алифатические и ароматические аминыполучают вторичные и третичные амины, в том числе, смешанные.

8. Физические свойства аминов.

При обычной температуре только низшие алифатические амины CH3NH2, (CH3)2NH и (CH3)3N – газы (с запахом аммиака), средние гомологи – жидкости (с резким рыбным запахом), высшие – твердые вещества без запаха. Ароматические амины – бесцветные высококипящие жидкости или твердые вещества.Амины способны к образованию водородных связей с водой:

Поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде. С увеличением числа и размеров углеводородных радикалов растворимость аминов в воде уменьшается, т.к. увеличиваются пространственные препятствия образованию водородных связей. Ароматические амины в воде практически не растворяются.Анилин (фениламин) С6H5NH2 – важнейший из ароматических аминов: Анилин представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом (т. кип. 184 °С, т. пл. – 6 °С). На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит. Реакция горения (полного окисления) аминов на примере метиламина: 4СH3NH2 + 9O2 → 4CO2 + 10H2O + 2N2

Это соединения, содержащие в молекуле одновременно гр. –NН2и –ОН. Первый член гомологического ряда

2-Аминоэтанол-1, моноэтаноламин, коламин

Коламин входит в состав сложных липидов. Производное коламина – димедрол – обладает противоаллергическим и слабым снотворным действием.

Коламин по гр. –NН2 проявляет свойства аминов и спиртов.

Р-ции, протекающие по –ОН гр: с Ме, РС15, НС1, R–C1, R–COC1; р-ции окисления и дегидратации.

1. Взаимодействие с активными металлами.

2. Взаимодействие с РCl5 и НСl (реакции SN)

3. Взаимодействие с галогеналканами:

4. Взаимодействие с ангидридами кислот:

1. Взаимодействие с сильными кислотами приводит к образованию устойчивых солей.

2. Взаимодействие с водой.

3. Взаимодействие с ангидридами кислот.

4. В реакции алкилирования коламин образует метилированное производное по типу четвртичного аммониевого основания – холин – триметилоксиэтилгидроксид аммония:

 

21. Карбоновые кислоты и их производные. Общая характеристика.

Карбоновыми кислотами называются соединения, содержащие карбоксильную группу

Классификация. По числу карбоксильных групп карбоновые кислоты делят на монокарбоновые, или одноосновные (одна группа -СООН), дикарбоновые, или двухосновные (две группы -СООН) и т.д. В зависимости от строения углеводородного ради­кала, с которым связана карбоксильная группа, карбоновые кислоты бывают алифатическими (например, уксусная или акриловая), алициклическими (например, циклогексанкарбоновая) или ароматическими (бензойная, фталевая). В таблице указаны некоторые представители карбоновых кислот. Номенклатура. В основе названий карбоновых кислот лежат названия соответствующих углеводородов. Наличие карбоксильной группы отражается окончанием -овая кислота. Низшие карбоновые кислоты часто имеют тривиальные названия: муравьиная, уксусная, масляная и др.Углеводородную цепь нумеруют начиная с атома углерода карбоксильной группы, например:

2-хлор-5-метилгептановая кислота

CH₃—CH=CH—COOH бутен-2-овая кислота

Часто карбоксильную группу рассматривают как заместитель в молекуле углеводорода. При этом в названии употребляют словосочетание "карбоновая кислота" и в нумерацию атомов углерода цепи атом углерода карбоксильной группы не включают: СН₃(СН₂)₇СН=СН(СН₂)₇СООН Гептадецен-8-карбоновая (олеиновая) кислота

Названия дикарбоновых кислот производят от названия соответствующего углеводорода с добавлением суффикса "диовая" и слова "кислота". Например, этандиовая (щавелевая) кислота (НООС-СООН).

При рассмотрении карбоксильной группы как заместителя, название двухосновной кислоты производят от названия углеводородного радикала с добавлением словосочетания "дикарбоновая кислота". Например, малоновую кислоту (НООС-СН₂-СООН) называют метандикарбоновой кислотой.

Изомерия. У карбоновых кислот возможны следующие виды изомерии:

1. Изомерия углеродной цепи. Она начинается с бутановой кислоты (С3Н7СООН), которая существует в виде двух изомеров:

2Изомерия положения кратной связи, например:

СН2=СН—СН2—СООН СН3—СН=СН—СООН
Бутен-3-овая кислота Бутен-2-овая кислота
(винилуксусная кислота) (кретоновая кислота)

Цис-транс- изомерия, например:

цис -бутен-2-овая транс-бутен-2-овая
кислота кислота

4. Межклассовая изомерия: например, масляной кислоте (СН3—СН2—СН2—СООН) изомерны метиловый эфир пропановой кислоты (СН3—СН2—СО—О—СН3) и этиловый эфир уксусной кислоты (СН3—СО—О—СН2—СН3).

5. У гетерофункциональных кислот имеется изомерия, связан­ная с положением функциональных групп, например, существуют три изомера хлормасляной кислоты:

СН3—СН2—СНСl—СООН СН3—СНСl—СН2—СООН
2-хлорбутановая кислота 3-хлорбутановая кислота

СН2Сl—СН2—СН2—СООН

4-хлорбутановая кислота.

 

 

22. Физические и химические свойства карбоновых кислот.

Физические свойства. Насыщенные алифатические монокар-боновые кислоты образуют гомологический ряд, который харак­теризуется общей формулой CnH2n+1 COOH. Низшие члены этого ряда при обычных условиях представляют собой жидкости, обла­дающие характерным острым запахом. Например, этановая (уксусная) кислота имеет характерный "уксусный" запах. Безвод­ная уксусная кислота при комнатной температуре представляет собой жидкость; при 17 °С она замерзает, превращаясь в льдистое вещество, которое получило название "ледяная" уксусная кисло­та. Средние представители этого гомологического ряда — вязкие, "маслообразные" жидкости; начиная с С10 — твердые вещества.Кислоты, содержащие 1-3 углеродных атома, неограниченно смешиваются с водой.

Химические свойства. Карбоновые кислоты — более силь­ные кислоты, чем спирты, поскольку атом водорода в карбок­сильной группе обладает повышенной подвижностью благодаря влиянию группы СО. В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют: RCOOH RCOO- + Н+

Тем не менее из-за ковалентного характера молекул карбоно­вых кислот указанное выше равновесие диссоциации достаточно сильно сдвинуто влево. Таким образом, карбоновые кислоты — это, как правило, слабые кислоты.

2. Образование солей. Карбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот. Они реагируют с активными метал­лами, основными оксидами, основаниями и солями слабых кис­лот:

Карбоновые кислоты — слабые, поэтому сильные минераль­ные кислоты вытесняют их из соответствующих солей:CH₃COONa + HCl → СН₃СООН + NaCl.

Соли карбоновых кислот в водных растворах гидролизованы: СН₃СООК + Н₂О СН₃СООН + КОН. 4. Ряд свойств карбоновых кислот обусловлен наличием угле­водородного радикала. Так, при действии галогенов на кислоты в присутствии красного фосфора образуются галогензамещенные кислоты, причем на галоген замещается атом водорода при со­седнем с карбоксильной группой атоме углерода (а-атоме):

	ркр
СН3-СН2-СООН + Вr2	→	СН3-СНВr-СООН + НВr

Непредельные карбоновые кислоты способны к реакциям при­соединения:

СН₂=СН-СООН + Н₂ → СН₃-СН₂-СООН,

СН₂=СН-СООН + Сl₂ → СН₂Сl-СНСl-СООН,

СН₂=СН-СООН + HCl → СН₂Сl-СН₂-СООН,

СН₂=СН-СООН + Н₂O → НО-СН₂-СН₂-СООН,

5. Окислительно-восстановительные реакции карбоновых кислот. Карбоновые кислоты при действии восстановителей в при­сутствии катализаторов способны превращаться в альдегиды, спирты и даже углеводороды:

	2[Н]
СН3СООН	→	СН3СНО + Н2О

 

	4[Н]
СН3СООН	→	СН3СН2ОН + Н2О

 

	6[Н]
СН3СООН	→	С2Н6 + 2Н20

Насыщенные карбоновые кислоты устойчивы к действию кон­центрированных серной и азотной кислот. Исключение составля­ет муравьиная кислота:

	Н2SО4(конц)
НСООН	→	СО + Н2О

Муравьиная кислота НСООН отличается рядом особенностей, поскольку в ее составе есть альдегидная группа:

Муравьиная кислота — сильный восстановитель и легко окис­ляется до СО₂. Она дает реакцию "серебряного зеркала":

Кроме того, муравьиная кислота окисляется хлором:НСООН + Сl₂ → СО₂ + 2HCl.

В атмосфере кислорода карбоновые кислоты окисляются до СО₂ и Н₂О:СН₃СООН + 2О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О.

6. Реакции декарбоксширования. Насыщенные незамещенные монокарбоновые кислоты из-за большой прочности связи С—С при нагревании декарбоксилируются с трудом. Для этого необхо­димо сплавление соли щелочного металла карбоновой кислоты со щелочью:

 

23. Аминокислоты. Общая характеристика: строение, номенклатура, изомерия.

Аминокислотами называют соединения, в которых одновременно содержатся аминная и карбоксильная группы. Простейшие аминокислоты имеют тривиальные названия. Обычно же их называют как замещённые соответствующих кислот, обозначая положение аминогрупп относительно кислотной буквами α, β, γ, δ и т. д. Используется также названия по номенклатуре ИЮПАК:

	глицин, гликокол, аминоуксусная, аминоэтановая
	α-аланин, α-аминопропионовая, 2-аминопропановая
	β-аланин, β-аминопропионовая, 3-аминопропановая
	валин, α-аминовалериановая, 2-аминопентановая
	α-аминокапроновая 2-аминогексановая
	изолейцин, 2-амино-3-метилпентановая
	лизин, α,δ-диаминокапроновая, 2,6-диаминогексановая

Аминокислоты могут содержать одну или несколько кислотных групп и различаться по основности. В молекулу аминокислоты может также входить и несколько аминогрупп. В зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильной групп аминокислоты подразделяют на α-, β-, γ-, δ-, ε- и т. д.

 

2. В зависимости от количества функциональных групп различают кислые, нейтральные и основные.

3. По характеру углеводородного радикала различают алифатические (жирные),ароматические,серосодержащие и гетероциклические аминокислоты. Приведенные выше аминокислоты относятся к жирному ряду. Примером ароматической аминокислоты может служить пара-аминобензойная кислота:

Примером гетероциклической аминокислоты может служить триптофан – незаменимая α- аминокислота

НОМЕНКЛАТУРа.По систематической номенклатуре названия аминокислот образуются из названий соответствующих кислот прибавлением приставки амино- и указанием места расположения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе. Нумерация углеродной цепи с атома углерода карбоксильной группы.

Например:

ИЗОМЕРИЯ1. Изомерия углеродного скелета

2. Изомерия положения функциональных групп

3. Оптическая изомерия

α-аминокислоты, кроме глицина NН2-CH2-COOH.