Амины. Аминокислоты

Амины - органические производные аммиака, в молекулах которого один, два или все три атома водорода замещены органическими радикалами.

По числу радикалов амины делятся на первичные, вторичные и третичные.

Общая формула первичных аминов:	Общая формула вторичных аминов:	Общая формула третичных аминов:

По типу простейших радикалов амины делятся на предельные, непредельные и ароматические:

Изомеры и гомологи

г о м о л о г и	CH3—NH2 аминометан (этиламин)
	CH3—CH2—NH2 аминоэтан (этиламин)			CH3—NH—CH3 диметиламин
	CH3—CH2—CH2—NH2 1-аминопропан (пропиламин)	2-аминопропан		CH3—NH—CH2—CH3 метилэтиламин	триметиламин
	CH3—CH2—CH2—CH2—NH2 1-аминобутан (бутиламин)	2-аминобутан	2-амино-2-метилпропан	CH3—NH—CH2CH2CH3 метилпропиламин	диметилэтиламин
	и з о м е р ы

У атома азота в молекулах аминов есть неподеленная пара электронов, которая может участвовать в образовании связи по донорно-акцепторному механизму. В ряду

анилин аммиак первичный амин вторичный амин третичный амин

электронная плотность на атоме азота возрастает.

Из-за наличия в молекулах неподеленной пары электронов амины, как и аммиак, проявляют основные свойства. В ряду

анилин аммиак первичный амин вторичный амин

основные свойства усиливаются, из-за влияния типа и числа радикалов.

Физические свойства. Простейшие амины - газы с запахом аммиака, более сложные - жидкости с запахом рыбы, высшие - твердые нерастворимые в воде вещества. Температуры кипения и растворимость в воде у аминов меньше, чем у соответствующих спиртов.

Химические свойства

1. Горение:
   
   4CH₃NH₂ + 9O₂ 4CO₂ + 10H₂O +2N₂
   
   4C₆H₅NH₂ + 31O₂ 24CO₂ + 14H₂O + 2N₂
   
   
   
2. Взаимодействие с водой:
   
   CH₃NH₂ + H₂O CH₃NH₃⁺ + OH^-
   
   
   Анилин с водой практически не реагирует.
   
   
3. Взаимодействие с кислотами (основные свойства):
   

   2CH3NH2 + H2SO4	(CH3NH3)2SO4
   	сульфат метиламмония

   
   

   C6H5NH2 + HCl	(C6H5NH3)Cl
   	хлорид фениламмония

   
   
4. Реакции замещения в ароматических аминах (реакция анилина с бромной водой или с азотной кислотой):
   

   + 3B2

   + 3HBr

   
   В этих реакциях (бромирование и нитрование) преимущественно образуются орто- и пара-производные.

Получение анилина: C₆H₅NO₂ + 6[H] C₆H₅NH₂ + 2H₂O.

В промышленности эта реакция протекает при нагревании нитробензола с водяным паром в присутствии железа. В лаборатории водород "в момент выделения" образуется по реакции цинка со щелочью или железа с соляной кислотой. В последнем случае образуется хлорид анилиния.

Аминокислоты - органические вещества, в молекулах которых содержатся две функциональные группы: аминогруппа и карбоксильная группа.

Общая формула молекул аминокислот - NH₂—R—COOH, где R - двухвалентный радикал. В твердом состоянии и частично в растворах аминокислоты представляют собой "внутренние соли", то есть состоят из биполярных ионов ⁺NH₃—R—COO^-, образующихся при обратимом переносе протона (H⁺) от карбоксильной группы к аминогруппе, например:

молекула аминоуксусной кислоты		биполярный ион аминоуксусной кислоты

Общая формула предельных аминокислот с одной карбоксильной и одной аминогруппой - C_nH_2n+1NO₂.

Изомеры и гомологи

Межклассовыми изомерами для аминокислот являются нитросоединения R—NO₂.

г о м о л о г и	NH2—CH2—COOH аминоэтановая кислота (глицин)			CH3CH2NO2 нитроэтан
	2-аминопропановая кислота -аминопропановая кислота (аланин)	NH2—CH2CH2—COOH 3-аминопропановая кислота -аминопропановая кислота		CH3CH2CH2—NO2 1-нитропропан
	2-аминобутановая кислота -аминобутановая кислота 2-аминомасляная кислота	3-аминобутановая кислота -аминобутановая кислота	2-амино-2-метилпропановая кислота	CH3CH2CH2CH2—NO2 1-нитробутан
	и з о м е р ы

Физические свойства: бесцветные кристаллические вещества с температурами плавления 150 - 250^oС, хорошо растворимы в воде (лучше, чем в органических растворителях), многие - сладкие.

Химические свойства

1. Горение:
   
   4NH₂CH₂COOH + 13O₂ 8CO₂ + 10H₂O + 2N₂
   
   
   
2. Взаимодействие с водой:
   
   NH₂CH₂COOH + H₂O ⁺NH₃CH₂COOH + OH^-
   NH₂CH₂COOH + H₂O NH₂CH₂COO^- + H₃O⁺ (NH₂CH₂COOH NH₂CH₂COO^- + H⁺)
   
   
   Аминокислоты - амфотерные органические вещества. В водных растворах большинства аминокислот среда слабокислотная.
   
   
3. Реакции с растворами щелочей:
   
   NH₂CH₂COOH + NaOH NH₂CH₂COO—Na⁺ + H₂O (NH₂CH₂COONa -аминоацетат натрия)
   
   
4. Реакции с растворами кислот:
   
   2NH₂CH₂COOH + H₂SO₄ (NH₃CH₂COOH)₂SO₄ (сульфат глициния)
   
   
5. Этерификация:
   

   NH2CH2COOH + C2H5OH

   NH2CH2COOC2H5 + H2O (упрощенное уравнение реакции)

   
   
   
6. Конденсация:
   а) димеризация
   

   NH2—(CH2)5—COOH + H—NH—(CH2)5—COOH		H2N—(CH2)5—CO—NH—(CH2)5—COOH	+ H2O
   аминокапроновая (6-аминогексановая) кислота		димер

   
   б) поликонденсация
   

   nNH2—(CH2)5—COOH		[—NH—(CH2)5—COO—]n	+ (n - 1)H2O
   аминокапроновая кислота		капрон

   
   Группа —CO—NH— называется амидной группой, а образующиеся полимеры - полиамидами.

Полиамиды -аминокислот называются пептидами. В зависимости от числа остатков аминокислот различают дипептиды, трипептиды, полипептиды. В таких соединениях группы —CO—NH— называют пептидными группами, а связь C—N - пептидной связью.

К полипептидам относятся белки. В их молекулах присутствуют остатки не одной, а нескольких аминокислот. При гидролизе белков (в кислотной среде или под действием ферментов) образуется смесь аминокислот.

Получение -аминокислот.

1. Из карбоновых кислот:
   
   CH₃—CH₂—COOH + Cl₂ CH₃—CHCl—COOH + HCl
   CH₃—CHCl—COOH + 3NH₃ CH₃—CH(NH₂)—COONH₄ + NH₄Cl
   CH₃—CH(NH₂)—COONH₄ + HCl CH₃—CH(NH₂)—COOH + NH₄Cl
   
   
2. Гидролиз белков.
   Качественные ("цветные")реакции на белки:
   а) Ксантопротеиновая - появление желтой окпаски при взаимодействии белка с концентрированной азотной кислотой.
   б) Биуретовая - появление фиолетово-синей окраски при взаимодействии белков с гидроксидом меди(II).