Читать онлайн учебники
на ANSEVIK.RU

Учебник для 10 класса

Химия

       

§ 16. Амины. Анилин

Помимо углерода, водорода и кислорода в состав молекул органических соединений часто входят атомы такого важного биогенного (био — жизнь, геннао — рождать) элемента, как азот. Именно азотсодержащие органические соединения составляют основу живой природы. Достаточно назвать такие из них, как аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты.

Знакомство с азотсодержащими органическими соединениями мы начнем с наиболее простых, а именно — с аминов.

Амины — это органические соединения, представляющие собой производные аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородный радикал.

По числу атомов водорода в молекуле аммиака, замещенных на радикалы, различают первичные (I), вторичные (II) и третичные (III) амины, например:

Наибольший интерес представляют первичные амины, в молекуле которых имеется функциональная группа —NH2, называемая аминогруппой.

Рассмотрим свойства первичных аминов на примере метиламина и анилина.

Метиламин CH3NH2 (рис. 74) — бесцветный газ с резким аммиачным запахом, хорошо растворим в воде.

Рис. 74.
Модель молекулы метиламина:
1 — шаростержневая; 2 — масштабная

В отличие от метиламина, анилин C6H5NH2 (рис. 75) представляет собой бесцветную жидкость, быстро темнеющую на воздухе вследствие окисления, в воде мало растворим, имеет неприятный запах и очень ядовит.

Рис. 75.
Масштабная модель молекулы анилина

Будучи производными аммиака и имея в составе молекулы аминогруппу, амины весьма сходны с ним по своим химическим свойствам. Подобно аммиаку, они способны присоединять катионы водорода по донорно-акцепторному механизму за счет свободной электронной пары атома азота:

Таким образом, амины представляют, собой органические основания. Их характерное химическое свойство заключается во взаимодействии с кислотами с образованием солей:

Если сравнить основные свойства аммиака, метиламина и анилина, то их ослабление наблюдается в ряду:

Очевидно, анилин является самым слабым основанием потому, что в его молекуле на аминогруппу оказывает влияние фенильный радикал. Следует ожидать, что и аминогруппа должна оказывать взаимное влияние на фенил в полном соответствии с третьим положением теории химического строения органических соединений. Действительно, анилин, в отличие от бензола, вступает в реакции бромирования не по одному, а по трем положениям цикла (2, 4 и 6):

Следует подчеркнуть, что анилин также, в отличие от бензола, легко, без нагревания и катализатора вступает в данную реакцию, причем в качестве реагента можно использовать не чистый бром, а бромную воду. Продукт реакции 2,4,6-триброманилин представляет собой белый осадок, поэтому реакция с бромной водой может рассматриваться как качественная на анилин, фенол и родственные соединения.

Как и большинство органических веществ, амины горят. При этом образуется не только углекислый газ и вода, но и свободный азот:

Наибольшее практическое значение из первичных аминов имеет анилин C6H5NH2. Познакомимся с ним подробнее.

С древних времен люди использовали природный краситель синего цвета, носящий испанское название индиго. Его получали из особых растений, называемых индигоносными. Высокая цена природного красителя побуждала химиков раскрыть тайну строения этого вещества с целью его дальнейшего промышленного синтеза.

В 1840 г. русский химик немецкого происхождения Юлий Федорович Фрицше обнаружил, что при нагревании со щелочью синяя окраска индиго исчезает и образуется вязкая масса коричневого цвета. Тщательно очистив это вещество, Фрицше получил быстро желтеющую на воздухе маслянистую жидкость с характерным запахом и назвал ее анилином (от арабского annil — синий). Примерно в то же время О. Унфердорбен нагреванием кристаллического индиго получил продукт, названный им кристаллином. Незадолго до этого немецкий химик Фридлиб Фердинанд Рунге в продуктах перегонки каменноугольной смолы открыл вещество, описанное им под названием кианол. В 1841 г. выдающийся русский химик Николай Николаевич Зинин открыл способ восстановления нитробензола до соответствующего ароматического амина — бензидама, Вся эта запутанная история закончилась неожиданным открытием: в 1843 г. А. Гофман пришел к выводу, что бензидам Н. Н. Зинина, кристаллин О. Унфердорбена, анилин Ю. Фрицше и кианол Ф. Рунге — одно и то же вещество. Химики остановились на одном из названий — анилин.

Современное производство многочисленных красителей основано на широком использовании производных анилина, поэтому такие красители называют анилиновыми. Кроме производства красителей, анилин широко используют для получения лекарств (сульфаниламидных препаратов), полимерных материалов (анилинофор-мальдегидных смол) и другой продукции химических производств (рис. 76).

Рис. 76.
Анилин применяется в производстве:
1 — анилиновых красителей; 2 — фотоматериалов; 3 — лекарственных средств

Получение анилина в промышленных масштабах связано с именем выдающегося русского химика-органика Н. Н, Зинина. В основе этого процесса лежит восстановление нитробензола. Условно реакцию Зинина можно записать следующим образом:

Реакция Зинина дала мощный толчок развитию ряда важнейших отраслей органического синтеза, в частности анилинокрасочной и фармацевтической промышленности. Современник Н. Н. Зинина, А. Гофман, сам внесший огромный вклад в химию азотсодержащих соединений, по достоинству оценил открытие русского коллеги: «Если бы Зинин не сделал ничего более, кроме превращения нитробензола в анилин, то и тогда его имя осталось бы записанным золотыми буквами в истории химии».

Новые слова и понятия

  1. Амины.
  2. Метиламин.
  3. Анилин.
  4. Химические свойства аминов: взаимодействие с кислотами, горение.
  5. Качественная реакция на анилин.
  6. Реакция Зинииа.
  7. Применение анилина.

Вопросы и задания

  1. Какие вещества называют аминами? Какой признак положен в основу классификации аминов?
  2. Какая группа атомов в молекуле аминов — радикал или аминогруппа — определяет их основные химические функции — является функциональной для них?
  3. Почему амины называют органическими основаниями?
  4. Рассмотрите взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ на примере анилина. Что общего между взаимным влиянием атомов в молекулах анилина и фенола?
  5. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

    карбонат кальция → оксид кальция → карбид кальция → ацетилен → бензол → нитробензол → анилин → триброманилин.

  6. Назовите основные области применения анилина.
  7. Смесь газов объемом 6 л (н. у,), содержащую метиламин, сожгли, при этом получили 2,24 л азота (н. у.). Определите объемную долю метиламина в исходной смеси.
  8. Вычислите массу бромной воды с массовой долей брома 2%, которая потребуется для полного взаимодействия со 186 г 1%-го раствора анилина.

Рейтинг@Mail.ru