§ 46. Химические свойства, получение и применение аминов

1. Оснóвные свойства

В молекулах аминов у атома азота имеется неподелённая электронная пара, поэтому они могут присоединять катион водорода H⁺:

или

То  есть  так  же,  как  и  аммиак,  амины  обладают  оснóвными  свойствами.

Так, при растворении метиламина в воде протекает обратимая реакция:

или

Видно, что при взаимодействии с водой молекула метиламина присоединяет катион водорода. При этом образуются ион метиламмония CH₃NH₃⁺ и гидроксид-ион OH^–. Наличие ионов OH^– обусловливает щелочную реакцию водного раствора метиламина, поэтому раствор метиламина в воде окрашивает фенолфталеин в малиновый цвет.

Оснóвные  свойства  аминов  проявляются  также  в  реакциях  с  кислотами. Например, при взаимодействии метиламина с соляной кислотой образуется соль — хлорид метиламмония:

Как и все соли, хлорид метиламмония имеет ионное строение. Он состоит из катиона метиламмония и хлорид-аниона. Хлорид метиламмония — твёрдое, хорошо растворимое в воде вещество.

Аналогично протекают реакции метиламина и с другими кислотами:

или

Эти реакции заключаются в присоединении катиона водорода H⁺ к молекуле метиламина.

Мы рассмотрели взаимодействие метиламина с водой и кислотами. Очевидно, подобным образом эти реакции будут протекать и для других аминов:

илиСоли аминов — твёрдые, хорошо растворимые в воде вещества. Щёлочи вытесняют амины из солей:

Подобную реакцию вы встречали при изучении неорганической химии, когда рассматривали вытеснение аммиака из солей аммония под действием щелочей.

Структурная формула анилина:Из-за влияния бензольного кольца на аминогруппу некоторые свойства анилина отличаются от химических свойств насыщенных аминов. С другой стороны, аминогруппа в молекуле анилина оказывает влияние на свойства бензольного кольца.

Реакции по аминогруппе

Из-за  влияния  бензольного  кольца  на  аминогруппу  оснóвные  свойства анилина выражены слабее, чем у насыщенных аминов. Так, в отличие от насыщенных аминов, водный раствор анилина не изменяет окраску индикаторов. В то же время, подобно насыщенным аминам, анилин образует соли при взаимодействии с кислотами:или

Реакции замещения в бензольном кольце

В молекуле анилина аминогруппа влияет на свойства бензольного кольца, облегчая замещение атомов водорода. Так, при смешивании раствора анилина с бромной водой наблюдается её обесцвечивание и выпадение белого осадка. Уравнение протекающей реакции:В результате реакции происходит замещение трёх атомов водорода бензольного кольца атомами брома и образуется 2,4,6-триброманилин. Отметим, что  замещение атома водорода бензольного кольца атомом брома возможно и для бензола, но условия протекания реакции гораздо более жёсткие, чем для анилина. Напомним, что подобное влияние на бензольное кольцо оказывает гидроксильная группа в молекуле фенола (§ 27).

Амины можно получить из нитросоединений, с которыми вы познакомились при изучении нитрования бензола (§ 20). Сущность реакции получения аминов из нитросоединений становится понятной, если рассмотреть формулы нитросоединений и аминов:

Как видно, чтобы получить амин из нитросоединения, необходимо в молекуле нитросоединения «заменить» атомы кислорода на атомы водорода, то есть восстановить вещество. Приведём схему такой реакции:

Приведённая схема не показывает, какое вещество используется для восстановления нитросоединения, восстановитель здесь условно обозначен [H].

Рассмотрим, какие вещества используют на практике для восстановления нитросоединений.

Восстановление нитросоединений водородом в присутствии катализатора:

Восстановление нитросоединений водородом в момент выделения. Для получения анилина таким методом в колбу помещают нитробензол, концентрированную соляную кислоту и железные опилки. Железо взаимодействует с соляной кислотой с образованием водорода, который в первый момент выделяется в атомарном виде:

Атомарный водород обладает высокой реакционной способностью и, не успев соединиться в менее активные молекулы H₂, восстанавливает нитрогруппу молекулы нитробензола:

Получающийся при этом анилин взаимодействует с соляной кислотой, образуя соль:

Суммарное уравнение реакции восстановления нитробензола водородом в момент выделения:

Из полученной соли действием щёлочи вытесняют анилин:

Таким образом, процесс получения анилина путём восстановления нитробензола водородом в момент выделения можно отразить схемой:

Интересно знать

Реакция получения аминов восстановлением нитросоединений носит имя выдающегося русского химика Николая Николаевича Зинина (1812–1880). Он не только внёс значительный вклад в развитие органической химии, но и создал блестящую школу русских химиков-органиков. Его учениками были Александр Михайлович Бутлеров — основоположник теории строения органических соединений и Александр Порфирьевич Бородин, выдающийся химик и композитор — автор оперы «Князь Игорь».

О других методах получения аминов вы можете узнать, перейдя по ссылке в QR-коде.

Амины широко используются в органическом синтезе. Они являются исходными веществами для получения красителей, лекарственных препаратов и многих других веществ.

1. Органическое вещество А растворили в воде. В полученный раствор добавили несколько капель фенолфталеина. В результате раствор приобрёл малиновую окраску. Укажите формулу вещества А.

Приведите уравнение реакции, протекающей при растворении вещества А в воде.

2. Напишите уравнение реакции между этиламином (2 моль) и раствором серной кислоты (1 моль). Назовите продукт реакции.

3. Как можно получить анилин, используя в качестве исходного вещества бензол? Напишите уравнения соответствующих реакций.

4. В колбу поместили нитробензол, бромоводородную кислоту (избыток) и железные опилки. При  этом  образовалось  органическое  вещество X,  массовая  доля  брома в котором равна 46,0 %.