Амины

Амины – это органические производные аммиака NH₃, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.

R-NH₂, R₁-NH-R₂, R₁-N(R₂)-R₃

Функциональная группой аминов является аминогруппа — NH₂.

Классификация аминов

1. По числу углеводородных радикалов.

Первичные амины являются следствием замещения у аммиака одного атома водорода на радикал.
Вторичные амины формируются при замещение уже двух водородов на два радикала и не обязательно они должны быть одинаковыми.
Третичные амины результат замещения всех имеющихся у аммиака водородов на радикалы.
Также существуют четвертичные соли аммония.

2. По природе углеводородного радикала

Разнообразие аминов обусловлено наличием безграничного числа радикалов. Поэтому они могут быть алифатическими — с незамкнутой углеводородной цепью. Циклическими когда цепь замыкается в цикл,причем они же делятся на алициклические , ароматические а также могут комбинировать в себе несколько типов радикалов. Вдобавок радикалы могут быть предельные и непредельные(имеющие кратные связи)

3. *По числу аминогрупп* в молекуле амины делят на моноамины (одна аминогруппа) СH₃ – NН₂, диамины(две аминогруппы) H₂N (СH₂)₂NН₂, триамины и т.д.

Номенклатура

По большей части амины называют по радикало-функциональной номенклатуре.

Названия аминов строится из суффикса амин и из названий углеводородных радикалов. Если имеются одинаковые радикалы в структуре то используют приставки ди и три.

	Метиламин
	Этиламин

Для ароматических аминов в основном обращаются к тривиальным названиям. Например, анилин(фениламин).

Прочитать более подробно про номенклатуру аминов можно в этой статье

Изомерия

Для аминов характерна изомерия углеродного скелета начиная с С₄H₉NH₂. Формуле С₄Н₉NH₂ соответствуют три изомера.

Для аминов типична изомерия положения аминогруппы начиная с С₃H₉N.


Пропиламин	Изопропиламин

Изомерия между типами аминов,когда одной формуле соответствует первичный , вторичный и третичный амин.

К примеру для C₄H₁₁N

	Первичный
	Вторичный
	Третичный

Физические свойства

Количество атомов углерода	Агрегатное состояние	Запах
С1-С3	Газ	Аммиака
С4-С14	жидкость	Рыбный запах
С15 и более	Твердое вещество	Не имеют запаха

Ароматические амины — это бесцветные жидкости с высокими температурами кипения или же твердые вещества

Связь N-H является полярной,из-за разницы в их электроотрицательности, поэтому первичные и вторичные амины могут проявлять слабые межмолекулярные водородные связи. Именно это и объясняет повышенные температуры кипения аминов по сравнению с неполярными соединениями, имеющие схожую молекулярную массу,

Амины могут образовывать водородные связи с водой,благодаря этой возможности низшие алифатические амины хорошо растворимы в воде. Но чем больше число углеводородных радикалов и их размера, растворимость снижается. В случае ароматических аминов, они практически не растворяются в воде.

Строение

Общая формула для для насыщенных аминов: C_nNH_2n+3

для ароматических аминов: C_nNH_2n-7NH₂ (n больше 6)

Строение первичных, вторичных и третичных аминов обладает определенной особенностью, заключающейся в наличии неподеленной электронной пары рядом с атомом азота. Благодаря этому они обладают основными свойствами,которые можно сравнить с аммиаком. Кроме того, атом азота и атомы углерода в насыщенных алкильных радикалах находятся в sp3-гибридизации, следовательно их геометрия — тетраэдр.

Получение

В молекулах аминов атом азота находится в самой низкой степени окисления , поэтому обилие способов их получения основано на восстановления других классов азотсодержащих соединений, таких как нитропроизводные углеводородов, амиды и нитрилы.

1.Восстановление нитросоединений

При такой реакции нитрогруппа превращается в аминогруппу, образуется вода.

3H₂ + C₂H₅NO₂ → 2 H₂O + C₂H₅NH₂

В 1842 году Н.Н. Зинин предложил восстанавливать ароматические нитросоединения. . Этот метод имеет несколько вариантов, однако ключевым моментом является выделение активного водорода в начале реакции. Для этого используют различные методы, но в основном процесс взаимодействия соляной кислоты с цинком или железом.Кроме того, алюминий в щелочном растворе и водный раствор сульфида аммония также могут быть использованы в качестве восстановителей.

2. Алкилирование аммиака

Реакция аммиака с моногалогеналканами. Реакция проводится при повышенной температуре и давлении. В данном случае используют избыток амина, чтобы избежать образования соли аммония.

3. Взаимодействие спиртов с аммиаком

Амины могут быть получены пропусканием смеси паров спирта и аммиака при нагревании с использованием катализаторов таких как оксиды алюминия , измельченное железо. Если брать избыток спирта то можно получить вторичные и третичные амины.

4. Восстановление амидов

Реакция сопровождается разрушением карбонильной группы и отщеплении ее от молекулы амида в виде воды.

5. Восстановление нитрилов

Этим способом в промышленности получают гексаметилендиамин, используемый в изготовлении волокна — нейлон.

6.Вытеснение аминов из их четвертичных солей обработкой сильными основаниями

Химические свойства

1.Основные свойства

Как и аммиак, амины обладают основными свойствами,из-за наличия в молекуле атома азота неподеленной пары электронов , их растворы окрашивают лакмусовую бумажку в синий цвет.

В этом ряду происходит увеличение основности:

анилин	аммиак	третичные амины	первичные амины	вторичные амины
C₂H₅-NH₂	NH₃	(CH₃)₃-N	CH₃NH₂	(CH₃)₂NH

а) С водой

В водном растворе амины обратимо реагируют с водой, среда получается слабощелочной.

В реакции с водой амины образуют гидроксиды алкиламмония, которые подобны гидроксиду аммония. Анилин с водой не реагирует, так как является слабым основанием.

б) Как основания, амины могут вступать в реакции с кислотами и при этом образуя соли алкиламмония

Сами же четвертичные соли тоже способны вступать в реакции обмена по всем правилам реакций ионного обмена.

К примеру реакция с нитратом серебра с выпадением осадка белого цвета.

в)Взаимодействие с солями

Амины способны осаждать гидроксиды тяжелых металлов из водных растворов.

AlCl₃ + 3CH₃NH₂+ 3H₂O → Al(OH)₃ + 3CH₃NH₃Cl

2. Окисление

Данная реакция помогает различить первичные, вторичные и третичные амины и является качественной, так как они с ней все по разному реагируют. В случае первичных аминов выделяется газ — азот,с вторичными аминами выпадает желтый осадок нитрозосоединения, третичные же при обычной температуре просто не реагируют.

CH₃-CH₂-NH₂+ HNO₂= CH₃-CH₂-OH + N₂+ H₂O Реакция с этиламином (первичный )

СН₃-NH-CH₃ + HNO₂= (CH₃)₂N-N=O + H₂O Реакция с диметиламином (вторичный)

3. Горение аминов — окисление кислородом воздуха с образование углекислого газа воды и в основном азота.

Особенности Анилина

Ароматический амин. Бесцветная маслянистая жидкость. Запах похож на запах бензола. На воздухе быстро окисляется и приобретает коричневую окраску . Токсичен. Плохо растворяется в воде. Активнее в реакциях замещения по бензольному кольцу, чем бензол, из-за влияния аминогруппы. Основные свойства слабее, чем у аммиака.

Получение

Восстановление ароматического соединения нитробензола, известное как реакция Зинина является оптимальным способом получения ароматических аминов.

Химические реакции

Для анилина характерны реакции как по аминогруппе, так и по бензольному кольцу.

По аминогруппе

а) реагирует только с сильными кислотами из-за слабых основных свойств. C водой не реагирует.

б)Соли анилина реагируют с щелочами NaOH/KOH

По бензольному кольцу

а) Гидрирование аренов

б) Галогенирование аренов с функциональными группами(качественная реакция образуется белый хлопьевидный осадок). Образуется 2,4,6-триброманилин.

Применение

Горнохимическая промышленность и производство минеральных удобрений — для обогащения руд и цветных металлов.
Нефтяная и газовая промышленность в качестве замедлителя коррозии для защиты оборудования.
Текстильная промышленность — для получения полиамидных текстильных волокон,добавки для окрашивания волокон
Производство красителей, антикоррозийных красок
Смазочные материала для металлургической промышленности
Как отвердители эпоксидных смол
Производство пластмасс
Лекарственные препараты, для которых используется анилин, например для транквилизаторов,сульфамидные препараты, анальгетики и многие другие
Анилин используется для производства взрывчатых веществ , анилино-формальдегидных смол, анилиновых красок.


Аммиак	Первичный Амин	Вторичный Амин	Третичный Амин