Нітрогеновмісні органічні сполуки

Лекція 22. Нітросполуки. Азотовмісні органічні сполуки. Аміни. Амінокислоти.

План

1. Нітрогеновмісні органічні сполуки.

2. Аміни, їх характеристика.

3. Властивості амінів.

4. Анілін, його характеристика, властивості і значення.

5. Амінокислоти їх характеристика, властивості.

Органічні сполуки, які містять у молекулі атоми азоту, широко розповсюджені у природі. До них відносяться білкові речовини, багато важливих фізіологічно активних сполук, полімерних матеріалів, фарбники, лікарські препарати.

До групи найбільш простих по будові азотовмісних органічних сполук, у яких атом азоту пов'язаний з атомом вуглецю, можна віднести слідуючи:

1) нітрозосполуки R-N=О;

О

2) нітросполуки R-N

О

3) аміни: первинні R-NН₂

вторинні R-NН-R'

третинні R-N-R'

½

R''

4) діазосполуки ArN₂X

5) азосполуки ArN₂Ar'

6) азиди (алкіл- чи арілазіди) RN₃

7) гідрозіни (алкіл чи арілгідрозіни) R-NН-NН₂

8) деякі похідні карбонових кислот:

а) аміди R-СОО-NН₂

б) нітрили R-С=N

в) азиди (ацилазіди) R-СОО-N₃

г) гідрозіди (ацилгідрозіди) R-СОО-NН-NН₂

9) сполуки зі змішаними функціями, такі як аміноспирти, амінофеноли, амінокислоти, нітрокислоти та ін.

Нітросполуки.

Нітросполуками називаються речовини, які містять у молекулі нітрогрупу (-NO₂), азот якого пов'язаний з атомом вуглецю. У склад молекули органічної сполуки можуть входити одна або декілька нітрогруп. У залежності від будови радикалу, з яким пов'язана нітрогрупа, розрізняють аліфатичні, аліциклічні, ароматичні та гетероциклічні нітросполуки. Будова нітрогруп відрізняється рядом особливостей, які впливають на фізичні та хімічні властивості нітросполук. Атом азоту на своєму зовнішньому електронному рівні має чотири орбіталі, на яких можуть розташовуватися не більш восьми електронів. Тому формула нітрогрупи, як залишку

О

азотної кислоти, які містятьдесятиелектрону групу електронів у азоту - N,

О

не відповідає дійсності.

Для найменування нітросполук до назви відповідного вуглеводню додають префікс "нітро", наприклад:

Добування. Основним засобом добування нітросполук є реакція нітрування. Нітрування може проводитися азотною кислотою, нітрующую сумішшю (суміш азотної та сірчаної кислот), оксидами азоту. У залежності від будови даної речовини, умов нітрування, характерна нітрующого агента під час реакції виникає декілька різних продуктів. Загальна схема реакції має наступний вид:

R - H R - NO₂

чи _{нітрування} чи

Ar - H ArNO₂

Нітрування алканів та циклоалканів може бути здійснено по реакції Коновалова чи у газовій фазі. Нітрування ароматичних сполук - є приклад реакції електрофільного заміщення.

Фізичні властивості. Нітросполуки жирного ряду - висококипящі рідини, з приємним запахом, мало або зовсім не розчинні у воді. Ароматичні нітросполуки - рідини чи тверді речовини, з запахом гіркого миндалю, ядовиті. Нітросполуки володіють великим електричним моментом диполя.

Хімічні властивості. Поновлення нітросполук. При поновленні нітросполук утворюються первинні аміни. Особливо велике промислове значення має відновлення ароматичних нітросполук:

С₆Н₅NO₂® С₆Н₅NН₂

^{нітробензол анілін}

Дія лугів на нітросполуки. При введенні у молекулу вуглеводню нітрогрупа швидко підвищується рухомість атомів водню у a-положенні. Первинні та вторинні нітросполуки придбали здібність розчинятися у лугах з утворенням солей. При дії кислот утворюється нітросполука у аци-нітроформі, яка переходить у нітроформу:

_a¤¤О ¤ОNa

R-CH₂-N R-CH=N ®O сіль аци-форми

O

^{нітросполука} НСІ

R-CH=N-ОН

О

^{аци-нітроформа}

Взаємоперетворення двох форм нітросполук є типічним прикладом динамічної ізомерії (таутомерія):

_a¤¤О ¤ ОН

R-CH₂-N Û R-CH=N

О О

^{нітроформааци-нітроформа}

Дія азотистої кислоти на нітрування. При взаємодії первинних нітросполук з азотистою кислотою утворюються нітрилові кислоти, вторинних - псевдонітроли:

Третинні нітросполуки з азотистою кислотою не реагують.

Конденсація з альдегідами. Присутність рухомих a- водневих атомів у первинних та вторинних нітросполуках робить можливим їх конденсацію з альдегідами по альдольно-кротоновому типу:

Реакція бензольного ядра ароматичних нітросполук. Реакція заміщення у цьому випадку проходить складніше, ніж для самих вуглеводнів:

У присутності у бензольному ядрі декількох нітрогруп, вододіючих електроакцепторними властивостями, ядро у орто- та пара положеннях стає доступним для нуклеофільних реагентів:

Використання. Нітропарафіни використовуються у промисловості як розчинники, додаток до дизельного палева, понижуючий температуру їх загорання, при виробництві взривних речовин, пластмас, у реактивній техніці, як напівпродукт у синтезі амінів, альдегідів та кетонів, жирних кислот. Ароматичні нітросполуки - для до добування фарбників, пластмас та ін.

Дата добавления: 2014-01-07