Aminele





AMINELE

 

    Definiţie: Aminele sunt compuși organici care conțin în molecula lor una sau mai multe grupe amino, —NH2, grefate pe un rest alifatic sau aromatic.

 

I. NOMENCLATURĂ. CLASIFICARE. IZOMERIE

 

    Deoarece denumirea aminelor depinde de mulţi factori, la început, vom precăuta clasificarea aminelor iar apoi ne vom întoarce la nomenclatură.

    Aminele pot fi clasificate după următoarele criterii:

   1) după gradul de substituire în molecula amoniacului:

a) primare     R-NH2

Aminele primare, RNH2, se obțin prin înlocuirea unui singur atom de hidrogen.

Exemplu:

CH3–CH2–NH2
Etilamina

 

b) secundare   R-NH-R'

Aminele secundare, R’–NH–R’’, se obțin prin înlocuirea a doi atomi de hidrogen.

Exemplu:

CH3–NH–CH2–CH3
Etilmetilamina

 

c) terţiare  

                  amine tertiare

Aminele terțiare, R3N, se obțin prin înlocuirea a trei atomi de hidrogen din molecula amoniacului.

Exemplu:

        H3C H2C    
            |    
CH3 CH2 CH2 N CH3


Etilmetilpropilamina

 

d) cuaternare

cuaternare

 În molecula aminelor, asemănător amoniacului, atomul de azot formează trei legături cu atomii de hidrogen, orientate după trei vârfuri ale unui tetraedru regulat și are o pereche de electroni neparticipanți care ocupă cel de-al patrulea vârf al tetraedrului.

amoniac-trimetilamina

 

      După nomenclatura internaţională (IUPAC) denumirea monoaminelor primare saturate (R-NH2) se formează în felul următor:

       - dacă grupa amino  se află la primul atom de carbon din catena          hidrocarburii, care este fără ramificaţii atunci la denumirea radicalului hidrocarburii se adaugă sufixul amină:

         CH3-NH2             metilamină;

         CH3-CH2-NH2         etilamină;

         CH3-CH2-CH2-NH2     propilamină;

       - dacă catena hidrocarburii are ramificaţii sau grupa amino se află nu la primul atom de carbon atunci:

          * se alege catena cea mai lungă începînd cu atomul de carbon, la care se află grupa amino;

          * denumirea radicalilor se scriu înaintea denumiriiradicalului principal al hidrocarburii, iar apoi se scrie sufixul amină:

 

metilbutilamină

3-metilbutilamină;

 

etilbutilamina

1-etilbutilamină;

 

       - dacă avem amine secundare, terţiare sau cuaternare şi toţi radicalii hidrocarburii sunt identici atunci denumirea se formează simplu:

         denumirea radicalului cu prefixul multiplicităţii şi sufixul amină:

             CH3-CH2-NH-CH2-CH3    dietilamină;

             (CH3)3N                          trimetilamină;

             iar compuşii sub formă ionică capătă denumirea similară de la ionul de amoniu  (NH4+):

                     

            [(C2H5)4N+]OH-           hidroxidul de tetraetilamoniu;

        - dacă radicalii hidrocarburii sunt diferiţi atunci se alege radicalul cel mai lung şi se formează denumirea aminei primare; ca prefix se scrie denumirea radicalului mai inferior cu indicativul Nadică ramificaţie de la atomul de azot:

                    3      2       1

                  CH3-CH2-CH2-NH-CH3       N-metilpropilamină;

        

                  N-etil-N-metilpropilamină;

                  CH3CH2N(CH3)2            N,N-dimetiletilamină

    2) După natura radicalilor organici legați de atomul de azot, se disting:

a) amine alifatice (alchil-amine):

CH3–CH2–NH2
Etilamina

 

b) amine aromatice (aril-amine):

C6H5–NH2
Fenilamina (Anilina)

    Pentru amina aromatică de mai jos s-a păstrat denumirea trivială

 

anilina-amina-aromatica

anilina

c) amine mixte (aril-alifatice):

C6H5–CH2–NH2
Benzilamina

 

    3) după numărul grupelor amino:

a) monoamine R-NH2

b) diamine sau poliamine  H2N-R-NH2

       - dacă grupele sunt aranjate simetric atunci se adaugă prefixul de          multiplicare (di- tri- etc.):

           NH2-CH2-CH2-NH2                   etilendiamină

                 - dacă în catenă sunt trei şi mai multe grupe amino, sau ele sunt aranjate nesimetric atunci se indică poziţiile grupelor amino - denumirea hidrocarburii - sufixul 'amino' cu multiplicativul respectiv:

 

pentantriamina

                 1,3,5-pentantriamină

Exercițiu:

Se dau compușii cu următoarele structuri:

a) CH3—CH2—CH2—NH2

b)

CH3 CH CH3
     |    
    NH2    

Ce relație există între aceștia?

Din ce categorie de amine face parte fiecare, potrivit celor trei criterii de clasificare?

 Răspuns: 

Cei doi compuși au aceeași formulă molecular (C3H9N), dar structuri care diferă prin poziția grupei NH2, deci sunt izomeri de poziție. Compușii a și b sunt monoamine primare alifatice.

 

modalităţile de denumire a aminelor primare

 
Regula de denumire Exemple
radicalul hidrocarbonat + termenul amina
(legat la atomul de azot)

C6H5–NH2 Fenilamina

CH3–CH2–CH2–CH2NH2 n-Butilamina

CH3 CH2 CH NH2  sec-Butilamina
         |      
        CH3      
CH3 CH CH2 NH2 Izobutilamina
      |          
     CH3          

 

cifra care indică poziția grupei amino +
+ cuvântul amino +
+ denumirea hidrocarburii de bază

CH3–CH2–CH2–CH2NH 1-Aminobutan

 

CH3 CH CH2 NH2   2-Aminobutan
      |          
     CH3          

 

CH3 CH2 CH2 CH CH2 NH2  1-Amino-2-metilpentan
              |          
             CH3          

 

CH3–CH=CH–CH2–CH2NH2  1-Amino-3-pentenă

 

modalităţi de denumire a aminelor secundare sau terţiare

 

 

Regula de denumire  Exemple
Prefixul di sau tri +
(dacă amina are radicali identici)
+ denumirea radicalilor + cuvântul amină (în ordinea alfabetică) Aminele secundare sau terțiare asimetrice mai pot fi denumite și ca amine substituite la azot: se alege ca denumire de bază cea mai lungă grupă organică, iar celelalte grupe sunt considerate ca substituenți la azot
(N) la denumirea de bază (N desemnează legarea la atomul de azot).
Ordinea de prioritate în alegerea grupei organice ca denumire de bază este: radicalul aromatic polinuclear, radicalul aromatic mononuclear, radicalul saturat cu
catena cea mai lungă.

C6H5–NH–C6H5 Difenilamina

CH3 N CH3  Trimetilamina
     |      
    CH3      

CH3–NH–CH2–CH3 Etilmetilamina (N-Metil-etilamina)

CH3 N CH2 CH3    
     |            
    CH2 CH2 CH2 CH3

Butil-etil-metilamina (N-Etil-N-metilbutilamina)
În ultimul exemplu, butilamina este denumirea de bază, etil și
metil substituenți la azot.

 

 

 Aminele pot prezenta: izomerie de poziție; izomerie de catenă; izomerie de funcțiune cu aminele care au aceeași formulă moleculară, dar număr diferit de radicali.

   Aminele pot prezenta izomeri:

-    Aminele pot prezenta izomeri  de catenă:    

   metil-propilamina

 2-metil-1-propilamină

                    CH3-CH2-CH2-CH2-NH2  butilamină

 

metilpropilamina

    - Aminele pot prezenta izomeri de poziţie a grupei amino:

              CH3-CH2-CH2-CH2-NH2        butilamină

              1-metilpropilamină

       metilpropilamina              

1,1,-dimetiletilamină

   dimetiletilamina  

 

 

METODE DE PREPARARE

 

 

    Există mai multe metode de obţinere a aminelor:

  1. Reducerea nitroderivaţilor cu hidrogen atomar obţinut la interacţiunea metalelor active cu acizi minerali:

                                          Fe, HCl

                 R-NO2 + 6[H]            R-NH2  + 2H2O

 

                                                       2H2

  1. Reducerea nitrililor:    R-C≡N   → R-CH2-NH2

                                       nitril         Ni

  1. Degradarea Hoffmann a amidelor:

degradarea-hoffmann-a-amidelor

 

  1. Alchilarea amoniacului (se obţine amestec de amine):

     R-X + NH3 [R-NH4]+X- 

(asemănător cu HCl + NH3 NH4Cl)

    CH3I + NH3 [CH3NH3]+I-

    [CH3NH3]+I-  + NH3 CH3NH2 + NH4I

 

                     III.  PROPRIETĂŢILE CHIMICE

 

 Perechea de electroni neparticipanți ai azotului joacă un rol important în aproape toate reacțiile aminelor.
• Bazicitatea aminelor se datorează tendinței dubletului de electroni neparticipanți ai atomului de azot de a fixa un proton, H+.
Comportarea aminelor față de donorii de protoni (apă, acizi) este asemănătoare cu cea a amoniacului.


•   În soluție apoasă, aminele formează, asemănător amoniacului, hidroxizi complet ionizați:

R–NH2 + HOH R–NH3]+ + HO
amina primară

 

  Cu acizi minerali, aminele formează, asemănător amoniacului, săruri de forma R–NH3]+Cl sau Ar–NH3]+Cl— solubile în apă:

R–NH2 + HCl R–NH3]+ + Cl
amină primară   clorhidratul aminei

 

De exemplu:
CH3–NH2 + HCl → CH3–NH3]+ Cl
Metilamina

 

Experimental, s-a constatat că aminele alifatice sunt baze mai tari decât amoniacul, iar cele aromatice sunt baze mai slabe decât amoniacul.

 

ArNH2  < NH3  < RNH2
amină aromatică   amină alifatică

 

Ca rezultat al interferenței unor efecte, bazicitatea aminelor crește în ordinea:

ArNHAr < ArNH2 < NH3 < RNH2 < R3N < R2NH

În cadrul aminelor alifatice, aminele secundare sunt întotdeauna mai bazice decât cele primare.
 

    Aminele, fiind derivaţi ai amoniacului, repetă proprietăţile acestuia. Astfel, dizolvându-se în apă, ele formează baze:

 

      CH3-NH2 + H2O [CH3NH3]+OH-          hidroxid de metilamoniu.

    Deoarece aminele posedă proprietăţi bazice (adică adiţionează un proton), deseori ele sunt numite baze organice.

    La fel ca şi amoniacul, aminele interacţionează cu acizii, formînd săruri, care fiind tratate cu baze alcaline formează ulterior iarăşi amine:

 

      CH3-NH2 + HCl [CH3NH3]Cl       clorură de metilamoniu

      [CH3NH3]Cl + NaOH CH3-NH2 + NaCl + H2O

 

   Spre deosebire de amoniac aminele ard în aer:

      4CH3NH2 + 9O2 4CO2 + 2N2 + 10H2O

 

   Cel mai simplu reprezentant al aminelor aromatice este anilina, C6H5-NH2. Ea are proprietăţi bazice exprimate mai slab decât la aminele alifatice sau la amoniac. Soluţia de anilină nu schimbă culoarea turnesolului, dar, interacţionând cu acizii tari, formează săruri:

      C6H5-NH2 + HCl [C6H5-NH3]+Cl-   sau   C6H5NH2.HCl

   Anilina reacţionează cu apa de brom în condiţii obişnuite, cu formarea unui sediment alb de tribromoanilină:

tribromoanilina

                                                                  o,o,p-tribromoanilina

   Aminele primare şi secundare reacţionează, la cald, cu acizii carboxilici

formând o amiă acilată:

amina-acilata

 


Utilizările aminelor

 


- Metiamina, CH3NH2, se folosește în sinteza organică (de exemplu, la obținerea adrenalinei).
- Dimetilamina, (CH3)2NH, este utilizată la obținerea acceleratorilor de vulcanizare și a unor medicamente.
- Dietilamina, (C2H5)2NH, se folosește la sinteza unor medicamente (ca novocaina și medicamentele antimalarice).
- Anilina, C6H5NH2, se folosește la sinteza coloranților, maselor plastice, acceleratorilor de vulcanizare și a unor medicamente.
- o- și p-Toluidinele, CH3—C6H4—NH2, α și β-naftilaminele, C10H7—NH2, o-fenilendiamina, H2N—C6H4—NH2, sunt folosite în sinteza coloranților.

 

Aplicaţii

 

1. Care dintre formulele următoare corespund aminelor?

a) (C2H5)2NH;    c) (C2H5)4N]+Cl
b) (CH3)3N;    d) C6H5–N=N–C6H5.

 

2. Denumește următoarele amine:

a) CH3(CH2)2NHCH3

b)

H3C N CH3
     |    
    CH2 CH3

c) 

H3C    
  \  
    CH–NH–CH3
  /  
H3C    

 

d) 

    CH3    
     |    
H3C C NH2
     |    
    CH3    

Din ce categorie de amine face parte fiecare dintre acestea, ținând cont de gradul de substituire al atomului de azot cu radicali organici?

 

3. Scrie structurile următoarelor amine:
a) n-Butilamină b) Trietilamină
c) Difenilamină d) Etil-fenilmetilamină

 

4. Aranjați în ordinea creșterii bazicității următoarele amine:

a) C6H5–CH2–NH–C2H5
b) C6H5–NH–C6H5
c) C2H5–NH–C2H5
d) C2H5–NH2

 

5. Scrie produșii care se obțin prin reducerea următorilor compuși:
a) nitroetan; b) 2-nitrobutan;
c) difenilnitrometan; d) p-nitrotoluen.

 

6. Determină cantitatea de propilamină care poate fi preparată prin reducerea a 2,225 g de 1-nitropropan, dacă randamentul reacției este de 90%.

 

7. 60 mL de acid clorhidric cu concentrația 0,5 M reacționează cu anilina obținută prin reducerea a 10 g de nitrobenzen. Care este puritatea nitrobenzenului?

 

8. Determină prin calcul masa de benzen de puritate 80% necesară obținerii unei cantități de 9,3g anilină, cunoscând că randamentul reacției este de 50%.

 

9. Scrie produșii următoarelor reacții:
a) CH3CH2NH2 + HBr  →
b) (CH3)3N + HCl  →
c) C6H5—NH2 + HBr  →
d) CH3CH2CH2—NH2 + CH3I  →
e) CH3CH2NH2 + HOH  →
f) (CH3)3N + CH3I → ……

 

10. Determină formula moleculară și structurală și denumirea aminei  secundare care conține 53,33% C; 31,11% N și 15,56% H și are masa moleculară egală cu 45.

 

11. Scrie aminele izomere care au formula procentuală 65,75% C; 15,07% H; 19,18% N și masa moleculară egală cu 73.

 

12. Se dau transformările chimice:
a + Cl2lumină→ b + HCl
b + NH3  → c + HCl
b + c → C2H5—NH—C2H5 + HCl


În cursul procesului tehnologic, s-au separat 645 kg substanță b.

Se cere:
a) scrie ecuațiile reacțiilor chimice și identifică substanțele a, b și c;
b) calculează volumul de clor necesar primei reacții;
c) determină cantitatea de substanță c formată.

 

13. Prin alchilarea amoniacului cu clorură de etil se obțin 38,2g amestec de etilamină, dietilamină și trietilamină în raportul molar 3:2:1. Care este masa de clorură de etil necesară obținerii amestecului de amine?

 

14. Calculează masa de acid sulfanilic obținută din 234g benzen. Scrie ecuația reacției de diazotare a acidului sulfanilic și de cuplare a sării lui de diazoniu cu N,N-dimetilanilina.

 

15. Ce masă de clorură de acetil va monoacila un amestec echimolecular de amine cu formula C3H9N dacă masa atomilor de carbon nular este de 12 g (se acilează doar aminele primare și secundare) ?
A. 39,175 g B. 58,875 g C. 78,50 g D. 98,25 g E. 114 g

 

16. Este incorectă afirmația despre N-acetilanilină și N-metilbenzamidă:
A. sunt compuși diferiți
B. sunt izomeri
C. prin hidroliză formează acizi carboxilici diferiți
D. au reactivitate diferită în reacțiile de substituție la nucleu

E. prin reducere formează amine care au aceeași bazicitate

 

17. Cuplează cu săruri de diazoniu în mediu bazic:
1. α-naftolul
2. anisolul
3. acidul salicilic
4. m-toluidina

 

18. Nu pot fi obținute prin reacția de alchilare
a amoniacului:
1. alilamina
2. ciclohexilamina
3. trietanolamina
4. fenilamina

 

Răspunsuri:

1. a) și b); 4. b<a<d<c; 5. a) CH3CH2NH2;
b) CH3CH2CH(NH2)CH3; c) (C6H5)2CHNH2; 6. 1,3275 g
CH3CH2CH2NH2; 7. 36,9 %; 8. 19,5 g C6H6 80 %; 9. a)
CH3CH2NH3]+Br¯; b) (CH3)3NH]+Cl¯; c) C6H5-NH3]+Br¯;
d) CH3CH2CH2NHCH3 + HI; e) CH3CH2NH3]+ + HO¯;
10. C2H7N; CH3NHCH3 Dimetilamină; 11. C4H11N;  12. a) a: C2H6; b: C2H5Cl; c: C2H5-NH2;
b) 224 m3 Cl2; c) 450 Kg C2H5NH2; 13. 64,5 g C2H5Cl;
14. 519 g acid sulfanilic; 15. C; 16. E; 17. B; 18. D

Alte Lectii din chimie

Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]