Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑azure

Z czego wynika reaktywność amin?

Spójrz na poniższe wzory kilku wybranych amin:

Jak myślisz, co je łączy?

Wszystkie aminy posiadają w swojej budowie atom azotu z wolną parą elektronową. Reaktywność amin wynika z możliwości jej wykorzystania i  utworzenia wiązań z innymi pierwiastkami przez atom azotu.

Aminy są reaktywne dzięki wolnej parze elektronowej atomu azotu, która jest zdolna do tworzenia wiązań koordynacyjnych (donorowo‑akceptorowych).

bg‑azure

Reakcje amin z wodą

Reakcja aminaminyamin z wodą pozwala wykazać ich zasadowy odczyn. Powstają wówczas sole amoniowe oraz aniony wodorotlenkowe. Zauważ, że zgodnie z teorią kwasów i zasad BrönstedaLowry’ego amina pełni funkcję zasady, ponieważ przyjmuje atom wodoru od cząsteczki wody, która wg tej teorii jest kwasem, czyli dawcą protonu.

  • amina pierwszorzędowa

RHeY54nZ1RADI1
Równanie reakcji aminy I‑rzędowej z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • amina drugorzędowa

RsXY9C9lOtv6Y1
Równanie reakcji aminy II‑rzędowej z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • amina trzeciorzędowa

R1Ny6aIOLuqnp1
Równanie reakcji aminy III‑rzędowej z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • amina aromatyczna

RRNp50f5musTW1
Równanie reakcji aminy aromatycznej z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

W powstających kationach wiązanie koordynacyjne powstaje pomiędzy atomem azotu (donorem pary elektronowej) a atomem wodoru (akceptorem pary elektronowej), pochodzącym od wody.

bg‑azure

Reakcje amin z kwasami

Powyższe równania – zapisane zgodnie z teorią BrönstedaLowry’ego – potwierdziły, że aminy są zasadami. Reagują więc z kwasami tworząc sole. Tworzenie soli z kwasami nieorganicznymi i organicznymi polega na odwracalnym przyłączaniu protonu do wolnej pary elektronów atomu azotu, jak pokazano na wzorach ogólnych amin o różnej rzędowości, gdzie R oznacza grupę węglowodorową:

R1Ea7BwPFgo4N1
Równania reakcji amin z kwasami
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

Wzory chemiczne, powstających w reakcjach z kwasami produktów, można zapisać na trzy sposoby, jak pokazano w poniższych równaniach reakcji etyloaminy oraz aniliny z kwasem solnym.

Powstałe w tych reakcjach sole poddaje się działaniu mocnych zasad (np. KOH lub NaOH), uzyskując wówczas aminy, które jako słabsze zasady są wypierane z soli przez mocniejszą zasadę.

  • Reakcja etyloaminy z kwasem solnym:

RxofGgJtWlVZ11
Równania reakcji etanoaminy z kwasem solnym
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Reakcja chlorowodorku etyloaminy z wodorotlenkiem sodu

RqPbBHZsWJ5A81
Równanie reakcji chlorowodorku etanoaminy z wodorotlenkiem sodu
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Reakcja aniliny z kwasem solnym

RaH7F93H0Zl7Q1
Równania reakcji aniliny z kwasem solnym
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Reakcja chlorowodorku aniliny z wodorotlenkiem sodu

R18JUUvOQpvJ51
Równanie reakcji chlorowodorku aniliny z wodorotlenkiem sodu
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ciekawostka

Warto również wspomnieć o reakcjach amin z kwasem azotowym(III) ( HNO 2 ), którego roztwór przygotowuje się „na świeżo” (np. poprzez reakcję NaNO 2 HCl ( a q ) ) ze względu na jego nietrwałość. Z tego samego powodu reakcje prowadzi się oziębiając układ. Służą one do wykrywania amin o różnej rzędowości.

W zależności od rodzaju użytej aminy, powstają różne produkty:

Aminy I‑rzędowe

  • alifatyczne

    RMVPezcebiLDJ
    Równanie reakcji aminy alifatycznej I‑rzędowej z kwasem azotowym(III)
    Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

  • aromatyczne

RwJS1bvXlyEUj
Równanie reakcji aminy aromatycznej I‑rzędowej z kwasem azotowym(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

Aminy II‑rzędowe

R165Z5AFwHRCg
Równanie reakcji aminy alifatycznej II‑rzędowej z kwasem azotowym(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • aromatyczne

R1I5ePh2Y9Dha
Równanie reakcji aminy aromatycznej II‑rzędowej z kwasem azotowym(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

Aminy III‑rzędowe

  • alifatyczne - reakcja nie zachodzi

  • aromatyczne

R1UXEfctaiIHx
Równanie reakcji aminy aromatycznej III‑rzędowej z kwasem azotowym(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑azure

Otrzymywanie amin II‑rzędowych oraz III‑rzędowych

Aminy I‑rzędowe wykorzystuje się do otrzymania amin II‑rzędowych w reakcji z odpowiednim halogenkiem alkilowymhalogenek alkilowyhalogenkiem alkilowym oraz amoniakiemamoniakamoniakiem. W analogiczny sposób otrzymywane są aminy III‑rzędowe, z tą różnicą, że substratem jest odpowiednia amina II‑rzędowa, tak jak na poniższych przykładach otrzymywania dimetyloaminy oraz trimetyloaminy.

RunBJosHI39G11
Przykłady reakcji otrzymywania N‑metylometanoaminy (dimetyloaminy) i N,N‑dimetylometanoaminy (trimetyloaminy)
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑azure

Zróżnicowanie reaktywności amin alifatycznych

Reaktywność amin I- oraz II- rzędowych o zbliżonych masach cząsteczkowych jest porównywalna. Natomiast aminy III‑rzędowe są mniej reaktywne od amin I- i II- rzędowych. Jest to spowodowane występowaniem trzech podstawników przy atomie azotu. Takie rozmieszczenie podstawników utrudnia dostęp protonu do wolnej pary elektronowej atomu azotu. Jest to tzw. zawada steryczna.

bg‑azure

Reakcje substytucji elektrofilowej amin aromatycznych

Aminy aromatyczne są mniej reaktywnymi zasadami niż aminy alifatyczne. Wynika to z oddziaływania wolnej pary elektronowej atomu azotu z chmurą elektronów pierścienia aromatycznego. Powoduje to obniżenie zdolności atomu azotu do przyłączenia protonu.

Grupa aminowa (-NH2) to grupa elektronodonorowapodstawniki (grupy) elektrodonorowegrupa elektronodonorowa, wzbogacająca pozycje orto i para w elektrony, jest więc podstawnikiem I rodzaju. Grupa aminowa tak silnie aktywuje pierścień, że w reakcjach substytucji (podstawienia) nie jest potrzebny katalizator.

Do typowych reakcji podstawienia (substytucji elektrofilowej) amin aromatycznych należy bromowanie aniliny (fenyloaminy):

  • rozcieńczonym roztworem bromu

R1UnSCVL8plap1
Równanie reakcji bromowania aniliny
Źródło: GroMar Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

W wyniku reakcji powstają monobromopochodne orto i para.

  • stężonym roztworem bromu

R123f8KrIcwIu1
Równanie reakcji bromowania aniliny
Źródło: GroMar Sp.z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.

W wyniku reakcji powstaje tribromopochodna. Wszystkie pozycje orto i para są podstawione atomami bromu. Obie reakcje zachodzą bez udziału katalizatora.

Słownik

aminy
aminy

organiczne pochodne amoniaku, zawierające w swojej budowie atom azotu z wolną parą elektronową

aminy alifatyczne
aminy alifatyczne

związki organiczne, w których grupa aminowa przyłączona jest bezpośrednio do łańcucha alifatycznego (węglowodorowego)

aminy aromatyczne
aminy aromatyczne

związki organiczne, w których grupa aminowa przyłączona jest bezpośrednio do pierścienia aromatycznego

rzędowość amin
rzędowość amin

liczba podstawionych atomów wodoru, związanych z atomem azotu, odpowiada rzędowości aminy; w aminach I‑rzędowych z atomem azotu jest połączona jedna grupa węglowodorowa R1, w aminach II‑rzędowych – dwie grupy węglowodorowe RIndeks dolny 1, RIndeks dolny 2 a w aminach III‑rzędowych – trzy grupy RIndeks dolny 1, RIndeks dolny 2, RIndeks dolny 3 ; grupy węglowodorowe RIndeks dolny 1, RIndeks dolny 2, RIndeks dolny 3 mogą być takie same lub różne

amoniak
amoniak

nieorganiczny związek chemiczny azotu i wodoru; jest bezbarwnym gazem o ostrym zapachu; rozpuszczony w wodzie tworzy zasadę amonową, wykazującą odczyn zasadowy

halogenek alkilowy
halogenek alkilowy

pochodne alkanów, w którym jeden lub więcej atomów wodoru zostało zastąpionych atomem halogenu (np. chlorem lub bromem)

podstawniki (grupy) elektrodonorowe
podstawniki (grupy) elektrodonorowe

podstawniki, które „dostarczają” elektrony do pierścienia aromatycznego. Wówczas ulegają sprzężeniu z pierścieniem aromatycznym

substytucja elektrofilowa
substytucja elektrofilowa

reakcja substytucji (podstawienia), w której czynnikiem atakującym jest elektrofil

Bibliografia

Cieślik I., Migdał W., Aminy biogenne w żywności, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XLIV, 4, 1087–1096, 2011.

Danikiewicz W., Część III. Chemia organiczna, Wydawnictwo Oficyna Edukacyjna, Warszawa, 2009.

Jamrozik M., Reakcje charakterystyczne amin i aminokwasów, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.

Kaznowski K., CHEMIA Vademecum maturalne, Wydawnictwo Oficyna Edukacyjna, Warszawa, 2016.

McMurry J., Chemia organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2000.

McMurry J., Chemia organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2016.

Morrison R.T., Boyd R.N., Chemia organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1985.