Home / Hóa 12 - Chương 3 / BÀI 1 – AMIN

BÀI 1 – AMIN

A. LÝ THUYẾT (tải lý thuyết)

I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP VÀ ĐỒNG PHÂN

1. Khái niệm

Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc hiđrocacbon ta được amin.

Ví dụ: \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – N}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{;}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – NH – C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\]; \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – }}\mathop {\mathop {{\rm{ N}}}\limits_{\rm{|}} }\limits_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}} {\rm{ – C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\]; \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{ = CH – C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{ – N}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\]; \[{{\rm{C}}_{\rm{6}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}\]

Như vậy, trong phân tử amin, nguyên tử nitơ có thể liên kết với 1 hoặc 2 hoặc 3 gốc hiđrocacbon.

2. Phân loại

Amin được phân loại theo 2 cách thông dụng nhất:

a. Theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon

Amin thơm: ví dụ \[{{\rm{C}}_{\rm{6}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{ – N}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{: anilin}}\]

Amin béo hay amin no: ví dụ \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{ – N}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{: etylamin}}\]

Amin dị vòng: ví dụ piroliđin 

b. Theo bậc của amin

Bậc của amin được tính bằng số nguyên tử H trong phân tử NH3 được thay thế bằng gốc hiđro cacbon.

Theo đó các amin được phân loại thành: amin bậc I, bậc II hay bậc III.

\[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{ – N}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{:}}\,\,{\rm{amin}}\,\,{\rm{bac}}\,\,{\rm{I}}\]

\[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{ – NH – C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{:}}\,\,{\rm{amin}}\,\,{\rm{bac}}\,\,{\rm{II}}\]

\[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ – }}\mathop {\mathop {\rm{N}}\limits_{\rm{|}} }\limits_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}} {\rm{ – C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{:}}\,\,{\rm{amin}}\,\,{\rm{bac}}\,\,{\rm{III}}\]

3. Danh pháp

Tên của amin được gọi theo danh pháp gốc – chức và danh pháp thay thế.

Ngoài ra một số amin được gọi theo tên thường (tên riêng).

Nhóm –NH2 khi đóng vai trò nhóm thế thì gọi là nhóm amino, khi đóng vai trò nhóm chức thì gọi là nhóm amin.

4. Đồng phân

Khi viết công thức các đồng phân cấu tạo của amin, cần viết đồng phân mạch C và đồng phân vị trí nhóm chức cho từng loại: amin bậc I, amin bậc II, amin bậc III

Ví dụ, với C4H11N, ta viết được 8 đồng phân: 4 đồng phân bậc 1; 3 đồng phân bậc 2; 1 đồng phân bậc 3.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Metyl-, đimetyl-, trimetyl- và etylamin là những chất khí, mùi khai khó chịu, độc, dễ tan trong nước.

Các amin đồng đẳng cao hơn là những chất lỏng hoặc rắn, độ tan trong nước giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối.

Anilin là chất lỏng, sôi ở 184oC, không màu, rất độc, ít tan trong nước, tan trong etanol, benzen.

Để lâu trong không khí, anilin chuyển sang màu nâu đen vì bị oxi hóa bởi oxi không khí.

III. CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Cấu tạo của amoniac, amin các bậc và anilin

Do phân tử amin có nguyên tử nitơ còn đôi electron chưa liên kết (tương tự như trong phân tử amoniac) nên amin thể hiện tính chất bazơ.

Ngoài ra, nguyên tử nitơ trong phân tử amin có số oxi hóa -3 như trong amoniac nên amin thường dễ bị oxi hóa.

Các amin thơm, ví dụ như anilin, còn dễ dàng tham gia phản ứng thế vào nhân thơm do ảnh hưởng của đôi electron chưa liên kết ở nguyên tử nitơ.

1. Tính chất của chức amin

a. Tính bazơ

Thí nghiệm 1: Nhúng mẫu giấy quỳ tím vào ống nghiệm đựng dung dịch propyl amin.

Hiện tượng: Mẫu giấy quỳ tím chuyển sang màu xanh.

Giải thích: Propyl amin và nhiều amin khác khi tan trong nước tác dụng với nước cho ion OH

\[{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}} + {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \rightleftharpoons {\left[ {{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}} \right]^ + } + {\text{O}}{{\text{H}}^ – }\]

Thí nghiệm 2: Đưa đũa thủy tinh vừa nhúng vào dung dịch HCl đậm đặc lên miệng lọ đựng dung dịch metyl amin đậm đặc.

Hiện tượng: Xung quanh đũa thủy tinh bay lên làn khói trắng.

Giải thích: Khí metylamin bay lên gặp hơi HCl xảy ra phản ứng tạo ra muối:

\[{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}} + {\text{HCl}} \to {\left[ {{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}} \right]^ + }{\text{C}}{{\text{l}}^{\text{ – }}}\]

Thí nghiệm 3: Nhỏ mấy giọt anilin vào nước, lắc kĩ. Anilin hầu như không tan, nó vẩn đục rồi lắng xuống đáy. Nhúng mẩu giấy quỳ tím vào dung dịch anilin. Màu quỳ tím không đổi. Nhỏ dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm, anilin tan dần do đã xảy ra phản ứng.

\[{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}} + {\text{HCl}} \to {{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}^{\text{ + }}{\text{C}}{{\text{l}}^{\text{ – }}}\]

Nhận xét:

Dung dịch metylamin và nhiều đồng đẳng của nó có khả năng làm xanh giấy quỳ tím hoặc làm hồng phenolphtalein do kết hợp với proton mạnh hơn amoniac.

Anilin và các amin thơm rất ít tan trong nước. Dung dịch của chúng không làm đổ màu quỳ tím và phenolphtalein.

Như vậy: Nhóm ankyl có ảnh hưởng làm tăng mật độ electron ở nguyên tử nitơ do đó làm tăng lực bazơ; nhóm phenyl (C6H5) làm giảm mật độ electron ở nguyên tử nitơ do đó làm giảm lực bazơ.

Lực bazơ: \[{{\text{C}}_{\text{n}}}{{\text{H}}_{{\text{2n + 1}}}} – {\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ > H}} – {\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ > }}{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}} – {\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}\]

b. Phản ứng với axit nitrơ

Amin bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thường cho ancol hoặc phenol và giải phóng nitơ.

Ví dụ: \[{{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + HONO}} \to {{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{OH + }}{{\text{N}}_{\text{2}}} \uparrow {\text{ + }}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}\]

Anilin và các amin thơm bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thấp (0 – 5oC) cho muối điazoni:

\[{{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + HONO + HCl}}\xrightarrow{{0 – {5^0}C}}\mathop {{{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}_{\text{2}}^{\text{ + }}{\text{C}}{{\text{l}}^{\text{ – }}}}\limits_{\begin{array}{*{20}{l}}{{\text{phenylđiazoni clorua}}} \end{array}} {\text{ + 2}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}\]

Muối điazoni có vai trò quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là tổng hợp phẩm nhuộm azo

c. Phản ứng ankyl hóa

Khi cho amin bậc một hoặc bậc hai tác dụng với ankyl halogenua, nguyên tử H của nhóm amin có thể bị thay thế bởi gốc ankyl.

Ví dụ: \[{{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{I}} \to {{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{NHC}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{ + HI}}\]

Phản ứng này được gọi là phản ứng ankyl hóa amin

2. Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin

Thí nghiệm: Nhỏ vài giọt nước brom vào ống nghiệm đựng sẵn 1 ml dung dịch anilin.

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.

Giải thích: Do ảnh hưởng của nhóm NH2 (tương tự nhóm –OH ở phenol), ba nguyên tử H ở các vị trí ortho và para so với nhóm –NH2 trong nhân thơm của anilin bị thay thế bởi ba nguyên tử brom:

Phản ứng này dùng nhận biết anilin vì tạo ra kết tủa trắng 2, 4, 6 tribromanilin

IV. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1. Ứng dụng

Các ankylamin được dùng trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là các điamin được dùng để tổng hợp polime.

Anilin là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp phẩm nhuộm (phẩm azo, đen anilin,…), polime (nhựa anilin – fomanđehit,…), dược phẩm (streptoxit, suafaguaniđin,…)

2. Điều chế

Amin có thể được điều chế bằng nhiều cách.

a. Thay thế nguyên tử H của phân tử amoniac

Các ankylamin được điều chế từ amoniac và ankyl halogenua.

Ví dụ: \[{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}\xrightarrow[{{\text{ – HI}}}]{{{\text{ + C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{I}}}}{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}\xrightarrow[{{\text{ – HI}}}]{{{\text{ + C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{I}}}}{\left( {{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}} \right)_{\text{2}}}{\text{NH}}\xrightarrow[{{\text{ – HI}}}]{{{\text{ + C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{I}}}}{\left( {{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}} \right)_{\text{3}}}{\text{N}}\]

b. Khử hợp chất nitro

Anilin và các amin thơm thường được điều chế bằng cách khử nitrobenzen (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) bởi hiđro mới sinh nhờ tác dụng cùa kim loại (như Fe, Zn) với axit HCl.

Ví dụ: \[{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ + 6H}}\xrightarrow{{{\text{Fe}}{\text{,HCl}}}}{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + 2}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}\]

Thực tế phản ứng xảy ra như sau:

\[\eqalign{
& {{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ + 6H}}\xrightarrow{{{\text{Fe}}{\text{,HCl}}}}{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + 2}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}} \cr
& {{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + HCl}} \to {{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{Cl}} \cr} \]

Để thu được anilin người ta cho muối phenyl amoni clorua phản ứng với dung dịch kiềm mạnh:

\[{{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{Cl + NaOH}} \to {{\text{C}}_{\text{6}}}{{\text{H}}_{\text{5}}}{\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ + NaCl + }}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}\]

Ngoài ra, các amin còn có thể được điều chế bằng nhiều cách khác

About TranVinhTri

Thích đủ thứ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *