Файл: 1. Классификация аминов. Их структура и особенности строения.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 14
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1. Классификация аминов. Их структура и особенности строения.
Аминами называются производные аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены углеводородными радикалами. Соответственно числу углеводородных остатков различают первичные, вторичные и третичные амины:
В зависимости от природы углеводородных радикалов у атома азота амины подразделяются на алифатические, ациклические и ароматические (аренамины). Амины, у которых атом азота связан с алифатическим и ароматическим углеводородными радикалами, называют смешанными:
Простейшие амины чаще всего называют по радикально-функциональной номенклатуре. Согласно этой номенклатуре названия аминов образуют из названий углеводородных радикалов, перечисляемых в алфавитном порядке, и суффикса амин:
Названия первичных ароматических аминов, а также смешанных аминов обычно образуют на основе названия родоначального представителя анилина. В случае смешанных аминов положение заместителей у атома азота обозначают локантом N.
Вторичные и третичные ароматические амины, как правило, называют по радикально-функциональной номенклатуре
2. Реакции, доказывающие основные свойства аминов: – взаимодействие с водой; – соляной кислотой.
Реакция аминов с водой
Реакционная способность аминов определяется главным образом наличием у атома азота неподеленной пары электронов. За счет этой пары электронов атома азота амины способны присоединять протон от кислоты, проявляя при этом основные свойства.
Ввиду сравнительно низкой электроотрицательности атома азота связь N–H поляризована незначительно,
поэтому первичные и вторичные амины являются очень слабыми NH-кислотами.
Водные растворы алкиламинов имеют щелочную среду:
Согласно теории Бренстеда-Лоури кислотность и основность соединений связывается с переносом протона H+.
Кислоты Бренстеда – нейтральные молекулы или ионы, способные отдавать протон.
Основания Бренстеда – нейтральные молекулы или ионы, способные присоединять протон.
Кислота и основание образуют сопряженную кислотно-основную пару.
Амины принимая протон, являются основаниями Бренстеда.
Реакция аминов с соляной кислотой.
С кислотами алкиламины образуют соли алкиламмониния:
При действии на аммониевую соль сильного основания, например гидроксида натрия, высвобождается исходный амин:
3. Реакции с электрофильными реагентами: – взаимодействие с галогеналканами; – ацилирование (с хлорангидридом, уксусным ангидридом); – взаимодействие с азотистой кислотой (реакция дезаминирования) – изонитрильная реакция.
Взаимодействие аминов с галогеналканами.
При взаимодействии с галогеналканами в структуру амина вводят алкильный заместитель и поэтому эта реакция получила название реакции алкилирования. При взаимодействии с галогеналканами первичные амины превращаются во вторичные, вторичные – в третичные, а третичные – образуют четвертичные аммониевые соли.
Реакции ацилирования.
Первичные и вторичные алкиламины вступают в реакцию с функциональными производными карбоновых кислот галогенангидридами и ангидридами карбоновых кислот.
В процессе реакции атом водорода при азоте в молекуле аммиака замещается на остаток карбоновой кислоты
R–CO– называемый ацильной группой. Реакции, с помощью которых в молекулу органического вещества вводится ацильная группа, называют реакциями ацилирования.
Третичные амины не содержат при атоме азота атома водорода и поэтому в реакцию ацилирования не вступают.
Взаимодействие с азотистой кислотой.
С азотистой кислотой реагируют первичные и вторичные алканамины. При действии азотистой кислоты на первичные алканамины выделяется свободный азот и образуются спирты. При этом происходит удаление из молекулы аминогруппы. Такая реакция называется реакцией дезаминирования.
4. Реакция нуклеофильного присоединения-отщепления получения иминов (оснований Шиффа).
Нитрозамины относятся к сильным канцерогенам. Они рассматриваются как вещества, способствующие возникновению рака. Дело в том, что нитраты, содержащиеся в растениях, могут в организме восстанавливаться в нитриты и реагировать в желудке с вторичными аминами, входящими в состав пищевых продуктов или лекарственных веществ, по уравнению, аналогичному приведенному выше, с образованием нитрозаминов.
Третичные амины в обычных условиях с азотистой кислотой не реагируют. Реакция взаимодействия алкиламинов с азотистой кислотой может быть использована для отличия первичных, вторичных и третичных аминов друг от друга.
При взаимодействии ароматических аминов с азотистой кислотой образуются фенолы.
Изонитрильная реакция
Эта реакция характерна только для первичных аминов. При нагревании первичных алкиламинов с хлороформом в присуствии щелочей в спиртовой среде образуются изоцианиды (изонитрилы).
Изонитрилы обладают очень сильным неприятным запахом. На этом свойстве основано использование изонитрильной реакции для качественного обнаружения первичных аминов.
5. Строение аминоспиртов (2-аминоэтанол, холин).
6. Медико-биологическое значение аминов и аминоспиртов. Биологическая роль сложных эфиров холина.
Многие природные биологически активные вещества содержат в своем составе аминогруппу. Наиболее известны среди них нуклеиновые кислоты, алкалоиды, антибиотики и витамины. В основе физиологического действия аминов лежит их способность к образованию водородных, ковалентных или ионных связей с активным центром рецептора. Аминогруппа в наиболее активных соединениях чаще всего бывает ионизирована при физиологических значениях рН. В организме так называемые биогенные амины образуются путем декарбоксилирования α-аминокислот.
Анилин и другие амины нашли широкое применение в качестве полупродуктов в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных препаратов. Анилин оказывает жаропонижающее действие, однако не применяется в медицине в силу своей токсичности. Широкое применение в медицинской практике нашли производные на основе анилина. При сульфировании анилина получается сульфаниловая кислота. Амид сульфаниловой кислоты, известный под названием стрептоцид, является родоначальником группы лекарственных средств, обладающих антибактериальной активностью и называемых сульфаниламидами. Антибактериальная активность сульфаниламида (стрептоцида) была обнаружена в 1935 году. Сульфаниламиды блокируют метаболические реакции, существенные для определенных бактерий (пневмококки, стрептококки и др.), и в то же время не влияют на организм. В поисках более эффективных антибактериальных средств было синтезировано очень много производных сульфаниламида. Однако лишь некоторые из них нашли практическое применение. Например, сульфазин, сульфадиметоксин, сульфапиридазин, этазол.
Многие амины довольно токсичны. Анилин и другие ароматические амины являются кровяными и нервными ядами. Легко проникают в организм человека через кожу или при вдыхании паров.
Путресцин (тетраметилендиамин) NH2–CH2CH2CH2CH2–NH2 и кадаверин(пентаметилендиамин) NH2–CH2CH2CH2CH2CH2–NH2 длительное время считались трупными ядами, т.е. соединениями, образующимися при декарбоксилировании диаминокислот и обусловливающими ядовитость гниющих белков. В настоящее время выяснено, что ядовитые свойства белкам при гниении придают другие вещества.
В организме человека путресцин используется для синтеза биологически активных полиаминов – спермидина и спермина, принимающих участие в регуляции биосинтеза нуклеиновых кислот и белков.
Аминоспирты содержат в молекуле одновременно амино- и гидроксигруппы. Важнейшим представителем является 2-аминоэтанол (коламин), который является структурным компонентом сложных липидов. Производное этого спирта – димедрол – оказывает противоаллергичекое и слабое снотворное действие.
Другой важный представитель холин регулирует жировой обмен в организме. Продукт внутримолекулярной дегидратации холина нейринобразуется при гниении белков и обладает высокой токсичностью.
Сложный эфир холина и уксусной кислоты – ацетилхолин – наиболее распространенный посредник при передаче нервного возбуждения в нервных тканях (нейромедиатор). Он образуется в организме при ацелировании холина с помощью ацетилкофермента А.
При ингибировании ацетилхолинэстеразы ацетилхолин накапливается в организме, что приводит к непрерывной передаче нервных импульсов и соответственно непрерывному сокращению мышечной ткани. На этом основано действие инсектицитов (химических средств уничтожения насекомых), например тиофоса и нервно-паралитических ядов – зарина, табуна.
В медицинской практике используется ряд производных холина.
Ацетилхолинхлорид применяется в качестве сосудорасширяющего средства.
Карбамоилхолинхлорид (карбахолин) обладает более продолжительным действием.
Сукцинилхолиниодид (дицилин) оказывает мышечно-расслабляющий эффект.