§ 46. Хімічныя ўласцівасці, атрыманне і прымяненне амінаў

Хімічныя ўласцівасці насычаных амінаў

1. Асноўныя ўласцівасці

У малекулах амінаў у атама азоту маецца непадзеленая электронная пара, таму яны могуць далучаць катыён вадароду H⁺:

або

Гэта значыць, таксама як і аміяк, аміны праяўляюць асноўныя ўласцівасці. Так, пры растварэнні метыламіну ў вадзе працякае абарачальная рэакцыя:

або

Відаць, што пры ўзаемадзеянні з вадой малекула метыламіну далучае катыён вадароду. Пры гэтым утвараюцца іон метыламонію CH₃NH₃⁺ і гідраксід-іон OH^–. Наяўнасць іонаў OH^– абумоўлівае шчолачную рэакцыю водных раствораў метыламіну, таму раствор метыламіну ў вадзе афарбоўвае фенолфталеін у малінавы колер.

Асноўныя ўласцівасці амінаў праяўляюцца таксама ў рэакцыях з кіслотамі. Напрыклад, пры ўзаемадзеянні метыламіну з салянай кіслатой утвараецца соль — хларыд метыламонію:

або

Як і ўсе солі, хларыд метыламонію мае іонную будову. Ён складаецца з катыёну метыламонію і хларыд-аніёну. Хларыд метыламонію — цвёрдае, добра растваральнае ў вадзе рэчыва.

Аналагічна працякаюць рэакцыі метыламіну і з іншымі кіслотамі:

або

Гэтыя рэакцыі заключаюцца ў далучэнні катыёну вадароду H⁺ да малекулы метыламіну.

Мы разгледзілі ўзаемадзеянне метыламіну з вадой і кіслотамі. Відавочна, падобным чынам гэтыя рэакцыі будуць працякаць і для іншых амінаў:

або

Солі амінаў — цвёрдыя, добра растваральныя ў вадзе рэчывы. Шчолачы выцясняюць аміны з солей:

Падобную рэакцыю вы сустракалі пры вывучэнні неарганічнай хіміі, калі разглядалі выцясненне аміяку з солей амонію пад дзеяннем шчолачаў.

2. Гарэнне

Як і большасць арганічных злучэнняў, аміны гараць у кіслародзе. Пры гэтым утвараюцца вуглякіслы газ, вада і азот:

Хімічныя ўласцівасці аніліну

Структурная формула аніліну:

З-за ўплыву бензольнага кольца на амінагрупу некаторыя ўласцівасці аніліну адрозніваюцца ад хімічных уласцівасцей насычаных амінаў. З другога боку, амінагрупа ў малекуле аніліну аказвае ўплыў на ўласцівасці бензольнага кольца.

Рэакцыі па амінагрупе

З-за ўплыву бензольнага кольца на амінагрупу асноўныя ўласцівасці аніліну выяўлены слабей, чым у насычаных амінаў. Так, у адрозненне ад насычаных амінаў, водны раствор аніліну не змяняе афарбоўку індыкатараў. У той жа час, падобна насычаным амінам, анілін утварае солі пры ўзаемадзеянні з кіслотамі:

або

Рэакцыі замяшчэння ў бензольным кольцы

У малекуле аніліну амінагрупа ўплывае на ўласцівасці бензольнага кольца, палягчаючы замяшчэнне атамаў вадароду. Так, пры змешванні раствору аніліну з бромнай вадой назіраецца яе абясколерванне і выпадзенне белага асадку. Ураўненне рэакцыі, якая працякае:

У выніку рэакцыі адбываецца замяшчэнне трох атамаў вадароду бензольнага кольца атамамі брому і ўтвараецца 2,4,6-трыброманілін. Адзначым, што замяшчэнне атама вадароду бензольнага кольца атамам брому магчыма і для бензолу, але ўмовы працякання рэакцыі значна больш жорсткія, чым для аніліну. Напомнім, што падобны ўплыў на бензольнае кольца аказвае гідраксільная група ў малекуле фенолу (§ 28).

Атрыманне амінаў

Аміны можна атрымаць з нітразлучэнняў, з якімі вы пазнаёміліся пры вывучэнні нітравання бензолу (§ 20). Сутнасць рэакцыі атрымання амінаў з нітразлучэнняў становіцца зразумелай, калі разгледзець формулы нітразлучэнняў і амінаў:

Як бачна, каб атрымаць амін з нітразлучэння, неабходна ў малекуле нітразлучэння «замяніць» атамы кіслароду на атамы вадароду, гэта значыць аднавіць рэчыва. Прывядзём схему такой рэакцыі:

Прыведзеная схема не паказвае, якое рэчыва выкарыстоўваецца для аднаўлення нітразлучэння, адноўнік тут умоўна пазначаны [H]. Разгледзім, якія рэчывы выкарыстоўваюць на практыцы для аднаўлення нітразлучэнняў.

Аднаўленне нітразлучэнняў вадародам у прысутнасці каталізатара:

Аднаўленне нітразлучэнняў вадародам у момант вылучэння. Для атрымання аніліну такім метадам у колбу змяшчаюць нітрабензол, канцэнтраваную саляную кіслату і жалезнае пілавінне. Жалеза ўзаемадзейнічае з салянай кіслатой з утварэннем вадароду, які ў першы момант вылучаецца ў атамарным выглядзе:

Атамарны вадарод мае высокую рэакцыйную здольнасць і, не паспеўшы злучыцца ў менш актыўныя малекулы H₂, аднаўляе нітрагрупу малекулы нітрабензолу:

Анілін, які атрымліваецца пры гэтым, узаемадзейнічае з салянай кіслатой, утвараючы соль:

Сумарнае ўраўненне рэакцыі аднаўлення нітрабензолу вадародам у момант вылучэння:

З атрыманай солі дзеяннем шчолачы выцясняюць анілін:

Такім чынам, працэс атрымання аніліну шляхам аднаўлення нітрабензолу вадародам у момант вылучэння можна адлюстраваць схемай:

Аміны шырока выкарыстоўваюцца ў арганічным сінтэзе. Яны з’яўляюцца зыходнымі рэчывамі для атрымання фарбавальнікаў, лекавых прэпаратаў і многіх іншых рэчываў.

*Атрыманне амінаў

1. Атрыманне амінаў узаемадзеяннем спіртоў з аміякам

У прамысловасці найпрасцейшыя аміны (метыламін, дыметыламін і інш.) атрымліваюць узаемадзеяннем спіртоў з аміякам у прысутнасці каталізатара пры тэмпературы 300–500 °С. Пры гэтым гідраксільная група спірту замяшчаецца на амінагрупу. У рэакцыі, акрамя першасных амінаў, утвараюцца таксама другасныя і трацічныя аміны:

2. Атрыманне амінаў узаемадзеяннем галагеналканаў з аміякам

Пры ўзаемадзеянні галагеналканаў з аміякам адбываецца замяшчэнне галагену на амінагрупу. Гэта рэакцыя была адкрыта нямецкім хімікам А. В. Гофманам. У рэакцыі, як і ў выпадку спіртоў, акрамя першасных амінаў утвараюцца таксама другасныя і трацічныя аміны:

Пытанні і заданні

1. Арганічнае рэчыва А растварылі ў вадзе. У атрыманы раствор дабавілі некалькі кропель фенолфталеіну. У выніку раствор набыў малінавую афарбоўку. Укажыце формулу рэчыва А.

Прывядзіце ўраўненне рэакцыі, якая працякае, пры растварэнні рэчыва А ў вадзе.

2. Напішыце ўраўненне рэакцыі паміж этыламінам (2 моль) і растворам сернай кіслаты (1 моль). Назавіце прадукт рэакцыі.

3. Як можна атрымаць анілін, выкарыстоўваючы ў якасці зыходнага рэчыва бензол? Напішыце ўраўненні адпаведных рэакцый.

4. У колбу змясцілі нітрабензол, бромавадародную кіслату (лішак) і жалезнае пілавінне. Пры гэтым утварылася арганічнае рэчыва Х, масавая доля брому ў якім роўна 46,0 %.

а) Напішыце ўраўненне рэакцыі, якая працякае, і назавіце рэчыва X.

б) Напішыце малекулярнае і іоннае ўраўненні рэакцыі рэчыва X з гідраксідам натрыю ў водным растворы.

в) Напішыце малекулярнае і іоннае ўраўненні рэакцыі рэчыва X з нітратам серабра ў водным растворы.

5. Цвёрдае, растваральнае ў вадзе арганічнае рэчыва А пры ўзаемадзеянні з водным растворам нітрату серабра ўтварае белы тварожысты асадак. Пры дзеянні гідраксіду калію на рэчыва А ўтвараецца злучэнне В, бясколерная алеістая вадкасць, маларастваральная ў вадзе. Пры дзеянні бромнай вады на В утвараецца белы асадак рэчыва С. Масавая доля азоту ў рэчыве А роўна 10,8 %. Што ўяўляюць сабой рэчывы А, В і С? Прывядзіце іх формулы і ўраўненні апісаных рэакцый.

6. Дадзена схема ператварэнняў:

Напішыце ўраўненні рэакцый, якія працякаюць.

7. Пры згаранні 0,45 г арганічнага рэчыва вылучылася 0,448 л (н. у.) вуглякіслага газу, 0,63 г вады і 0,112 л (н. у.) азоту. Адносная шчыльнасць пароў арганічнага рэчыва па азоту роўна 1,607. Устанавіце малекулярную формулу гэтага рэчыва.

8. Некаторае арганічнае злучэнне акрамя вугляроду і вадароду змяшчае азот, масавая доля якога 23,7 %. Гэта злучэнне ўзаемадзейнічае з салянай кіслатой з утварэннем солі, яго малекула змяшчае два вуглевадародныя радыкалы і адзін атам азоту. На падставе гэтых даных:

а) Устанавіце малекулярную формулу арганічнага злучэння.

б) Састаўце яго структурную формулу.

в) Прывядзіце ўраўненне рэакцыі яго ўзаемадзеяння з салянай кіслатой.

9*. Ці можна атрымаць метыламін узаемадзеяннем метану з аміякам? Коратка растлумачце свой адказ.

10*. Прапануйце схему атрымання метыламіну, зыходзячы з метану і неарганічных рэчываў. Напішыце ўраўненні адпаведных рэакцый.

11*. Прапануйце схему атрымання этыламіну, зыходзячы з этылену, вады і аміяку. Напішыце ўраўненні адпаведных рэакцый.