Раздел 5. Азотсодержащие соединения

5.1. Амины. Аминокислоты

Литература

1. Иванов, В.Г. Органическая химия: учеб. пособие для вузов / В.Г. Иванов, В.А. Горленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -С. 255-262, 426-442, 275-285.

2. Грандберг, И.И. Органическая химия: учеб. для вузов / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2002. -С. 314-329, 484-508.

3. Артеменко, А.И. Органическая химия: учеб. для вузов / А.И. Артеменко. - М.: Высшая школа, 2009. -С. 248-251, 274-280, 375-386.

4. Денисов, В.Я. Органическая химия: учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки и специальности «Химия»/ В.Я. Денисов, Д.Л. Мурышкин, Т.В. Чуйкова. – М.: Высшая школа, 2009, -С. 163-170,329-345, 196-201.

5. Петров, А.А. Органическая химия: учеб. для вузов / А.А. Петров. - С-Пб.: Иван Федоров, 2002. -С. 226-233, 384-396, 286-293.

Основные вопросы по данной теме в достаточном объеме освещены в рекомендуемых учебниках. Однако объем материала по ароматическим аминам выходит за рамки программы по дисциплине, поэтому необходимо отбирать материал в соответствии с программой и методическими рекомендациями. Подробно электронное и пространственное строение аминов, механизмы различных типов реакций рассмотрены в учебнике [4], в учебниках [1-3,5] материал изложен систематично и более кратко. При изучении аминокислот лучше использовать учебники [1,2], где материал представлен в компактной форме.

Амины можно рассматривать как производные аммиака (NH₃), в молекуле которого атомы водорода замещены на радикалы алифатического (R-) или ароматического (Ar-) ряда: R–NН₂ и Ar–NH₂ – первичные амины, (R)₂NH и (Ar)₂NH – вторичные амины, (R)₃N и (Ar)₃N – третичные амины.

При изучении аминов следует обратить внимание на номенклатуру. Для данных соединений более характерны названия, построенные по радикально-функциональной, а не по заместительной номенклатуре. Для ароматических аминов широко представлены тривиальные названия, некоторые следует запомнить - анилин, толуидины и т.д.

При изучении строения аминов следует обратить внимание на различия в строении алифатических и ароматических аминов (см. «Электронные эффекты»).

При изучении химических свойств аминов прежде всего следует рассмотреть основные свойства, которые обусловлены свободной парой электронов на атоме азота аминогруппы. Поэтому амины могут реагировать с кислотами, образуя соли аммония, которые неустойчивы, особенно в ароматическом ряду, и способны разлагаться в присутствии гидроксидов металлов:

[C₆H₅ NH₃ ]⁺ Cl^- + NaOH → [C₆H₅ NH₃]⁺ OH^- + NaCl

[C₆H₅ NH₃]⁺ OH^- → C₆H₅ NH₂ + Н₂О

Основные свойства аминов зависят от количества и природы радикалов.

Необходимо подробно рассмотреть реакции алкилирования, ацилирования, в которых амины проявляют нуклеофильные свойства, причем более выраженные в алифатических аминах.

Студенту следует обратить внимание на отношение аминов различных типов к азотистой кислоте, так как эта реакция является характерной для них и дает возможность определять природу амина.

Необходимо рассмотреть характерные для ароматических аминов реакции электрофильного замещения, протекающие по бензольному кольцу.

При изучении способов получения аминов следует обратить внимание на реакции Гофмана и Зимина.

Аминокислоты – гетерофункциональные соединения, в составе которых присутствуют амино - и карбоксильная группы. В водных растворах аминокислоты существуют в виде внутренней соли, образуемой в результате внутримолекулярного взаимодействия обеих функциональных групп.

При изучении аминокислот следует обратить внимание на оптическую изомерию (D, L –конфигурации).

Необходимо запомнить тривиальные названия некоторых аминокислот (глицин, аланин и т.д). При изучении химических свойств кислот следует отметить сходство аминокислот с карбоновыми кислотами (образование солей, сложных эфиров, галогенангидридов), а также с аминами (образование солей, алкилирование, ацилирование, взаимодействие с азотистой кислотой). Необходимо обратить внимание на образование пептидных связей.

При рассмотрении полипептидов более подробно следует рассмотреть белки. Если выделить повторяющееся звено в полипептидной цепи, то таким образом можно определить общую формулу первичной структуры молекулы белка:

O

||

H₂ N – [– CH – C – NH –]_n – COOH

|

R

Поскольку белки построены из молекул α-аминокислот, то по химическим свойствам они подобныаминокислотам. Белки обладают амфотерными свойствами. Существуют качественные реакции, определяющие особенности в строении молекулы белка. Для белков характерно явление осаждения: обратимое осаждение или высаливание, необратимое осаждение или денатурация.

Контрольные вопросы и упражнения:

1. Среди представленных соединений, формулы которых приведены ниже, укажите амины:

а) CH₃-CH₂-NH-CH₃; в) СН₃СООNН₄; з) (C₆H₅)₃N; б) CH₃)₃N; г) СН₃СОNН-СН₃; д) (C₆H₅)₂N-C₂H₅; е) (CH₃)₂CH-NH₂;

ж).

Определите первичные, вторичные, третичные амины алифатического и ароматического ряда. Назовите амины.

2. Приведите структурные формулы всех изомерных аминов состава C₄H₁₁N. Назовите структурные изомеры.

3. Напишите уравнения реакций соляной кислоты с анилином, метиламином. Назовите полученные соединения. Сравните основные свойства указанных аминов и аммиака

4. Представьте формулы биполярных ионов лизина (α, ε – диаминокапроновая кислота), глицина, аминомалоновой кислоты. Рассмотрите поведение ионов в кислой и щелочной средах.

5. Напишите уравнение образования дипептида из глицина (аминоуксусная кислота). Назовите полученное соединение.

П р и м е р ы р е ш е н и я т и п о в ы х задач