Материал: Ткачёв С.В. Введение в органическую химию
3.10 л смеси этана, метана и метиламина пропустили через избыток соляной кислоты с массовой долей HCl 10 %. Объем смеси при этом уменьшился в 1,25 раза. Определите состав смеси, если известно, что на сжигание 1 л ее пошло 30 л (н.у.) кислорода. (Ответ: этан 6,33 л; метан — 1,67 л; метиламин — 2 л)
4.При восстановлении 7,7 г нитробензола было получено некоторое количество анилина. При обработке одной сотой части полученного анилина избытком бромной воды образовалось 0,165 г осадка. Определите выход анилина от теоретического. (Ответ: 80 %)
5.Определите, какую массу анилина можно получить из 200 мл
( = 0,88 г/мл) бензола. Выход нитробензола равен 80 % от теоретического, а выход анилина — 75 % от теоретического. (Ответ: 125,9 г)
ТЕСТОВЫЙ САМОКОНТРОЛЬ ПО ТЕМЕ «АМИНЫ»
1.Укажите соединения, относящиеся к классу аминов:
а) CH3CONH2; в) HOOCCH2NH2;
|
б)C3H7NH2; |
|
г) C6H11NH2. |
|
||
2. |
Сколько аминов соответствует составу C3H9N: |
|
||||
|
а) 2; |
б) 3; |
в) 4; |
г) 5? |
|
|
3. |
У какого из веществ основные свойства выражены сильнее: |
|||||
|
а) метиламин; |
|
в) триметиламин; |
|
||
|
б) диметиламин; |
г) этиламин? |
|
|||
4. |
Укажите, какое из веществ лучше всех растворяется в воде: |
|||||
|
а) C6H5NH2; |
б) CH3NH2; |
в) NH3; |
г) NH4Cl. |
||
5. |
Какова плотность метиламина по водороду: |
|
||||
|
а) 75; |
б) 15,5; |
в) 9,2; |
г) 31? |
|
|
6.Укажите одинаковые свойства аммиака и метиламина: а) специфический запах; б) газы при нормальных условиях;
в) хорошая растворимость в воде; г) образуют соли при взаимодействии с кислотами.
7.Укажите, какую окраску имеет фенолфталеин в водном растворе триметиламина:
|
а) синюю; |
|
в) фиолетовую; |
|
|
б) розовую; |
г) не изменяется. |
||
8. |
Укажите вещества, с которыми взаимодействует метиламин: |
|||
|
а) бромоводородная кислота; |
в) серная кислота; |
||
|
б) соляная кислота; |
|
г) кислород. |
|
9. |
В результате сгорания органических аминов образуются: |
|||
|
а) азот; |
б) вода; |
в) СО2; |
г) оксид азота (IV). |
95
10. |
К какому классу соединений относится вещество, полученное при |
|
действии на анилин хлороводорода: |
||
|
а) кислота; |
в) эфир; |
|
б) соль; |
г) аминокислота? |
11. |
Укажите ряд аминов, в котором слева направо основные свойства |
|
увеличиваются: |
|
|
а) C6H5NH2 < (C6H5)2NH < C2H5NH2 < (C2H5)2NH <NH3; б) (C6H5)2 NH < C6H5NH2 < NH3 < C2H5NH2 < (C2H5)2NH; в) NH3 < C6H5NH2 < (C6H5)2NH < C2H5NH2 < (C2H5)2NH; г) (C6H5)2 NH < C2H5NH2 < NH3 < C6H5NH2 < (C6H5)2NH.
12. |
Охарактеризуйте строение и свойства анилина: |
|
|
а) в бензольном ядре в положениях 2, 4,6 увеличена электронная |
|
плотность; |
|
|
|
б) реагирует с бромной водой; |
|
|
в) основные свойства проявляются слабее, чем у алифатических |
|
аминов; |
|
|
|
г) основные свойства проявляются сильнее, чем у дифениламина. |
|
13. |
Укажите, с какими веществами реагирует анилин: |
|
|
а) соляная кислота; |
в) бромная вода; |
|
б) бром; |
г) серная кислота. |
14. |
Укажите вещество, которое образуется при действии гидроксида |
|
натрия на хлорид фениламмония: |
|
|
|
а) фенол; б) аммиак; |
в) анилин; г) хлорфенол. |
15.Укажите области применения анилина: а) получение красителей; б) получение взрывчатых веществ;
в) получение лекарственных препаратов; г) получение анилиноформальдегидных смол.
15. АМИНОКИСЛОТЫ
Аминокислоты — это азотсодержащие органические соединения, содержащие аминогруппы –NH2 и карбоксильные группы (–СООН).
Аминокислоты встречаются в природе в свободном виде и в составе других соединений. Из молекул аминокислот состоят все растительные и животные белки.
Изомерия и номенклатура. Изомерия аминокислот определяется различным строением углеродной цепи и положением аминогруппы. По международной номенклатуре названия аминокислот образуются от названий соответствующих карбоновых кислот с добавлением префикса амино-:
96
4 |
|
3 |
|
2 |
1 |
O |
||
CH 3 |
CH 2 |
C H |
C |
2 – аминобутановая кислота |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
4 |
|
3 |
|
2 |
|
1 |
O |
|
CH3 CH C H2 |
C |
3 – аминобутановая кислота |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
NH2 |
|
|
|
|
||
4 |
|
3 |
|
2 |
|
1 |
O |
|
H2 N C H 2 CH2 |
C H2 |
C |
4 – аминобутановая кислота |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
СH3 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
3 2 |
1 |
|
|
2 – амино- 2 метилпропановая |
||||
CH3 C C |
|
|
|
|||||
|
OH |
кислота |
||||||
|
|
|
|
|
||||
NH2
Кроме международной номенклатуры, употребляются еще названия аминокислот, в которых вместо цифр ставят буквы греческого алфавита:, , и т. д. Например, 2-аминобутановую кислоту СH3–СH2–СH(NH2)– COOH можно назвать также -аминомасляной. Многие аминокислоты имеют тривиальные названия, например, глицин H2N–CH2COOH, аланин
CH3–CH(NH2)–COOH.
Получение. Аминокислоты получают путем гидролиза белков. При гидролизе любого белка получается смесь -аминокислот. Известны также синтетические способы получения аминокислот. Например: сначала уксусная кислота реагирует с хлором (реакция I), затем хлоруксусная кис-
лота реагирует с аммиаком (реакция 2). |
|
CH3COOH + Cl2 ClCH2 – COOH + HCl |
(1) |
ClCH2COOH + NH3 H2N – CH2COOH + HCl |
(2) |
Физические свойства. Аминокислоты — это бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде, многие из них имеют сладкий вкус.
Химические свойства
1. Аминокислоты имеют свойства оснований и кислот и поэтому являются амфотерными органическими соединениями. Их кислотные и основные свойства определяются разными группами, в отличие от неорганических амфотерных соединений.
H2N–CH2–COOH+NaOH H2N–CH2–COONa + H2O HOOC–CH2–NH2+HCl [HOOC–CH2–NH3]+Cl– (или HOOC–CH2–NH2 HCl)
97
2. Аминокислоты реагируют со спиртами, образуя сложные эфиры:
O
H2N–CH2–COOH+HOR |
|
H2N–CH2–C |
+ H2O |
|
O–R
3. Присутствие в молекуле одинакового числа аминогрупп и карбоксильных групп приводит к взаимной внутренней нейтрализации:
H |
O |
|
|
|
H |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
H– N –CH2–C |
O–H |
|
|
|
H – +N –CH2–COO– |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Образующая соль имеет два противоположных заряда и называется биполярным ионом, т. е. ионом, имеющим два полюса. Раствор соли нейтральный.
4. Аминокислоты реагируют друг с другом и образуют пептиды
H2NCH2COOH+H2NCH2COOH H2NCH2CONHCH2COOH + H2O
При взаимодействии двух молекул аминокислот образуются дипептиды, трех — трипептиды, четырех — тетрапептиды и т. д. В конечном итоге образуются высокомолекулярные соединения, которые называются полипептидами. Группа атомов –CO–NH– называется пептидной или амидной группой, а связь между атомами углерода и азота — пептидной или амидной связью.
Применение. Аминокислоты — источники образования белков, пептидов, ферментов и гормонов. Нужные для этого аминокислоты человек и животные получают в виде пищи, содержащей различные белки. Белки в пищеварительном тракте подвергаются расщеплению на отдельные аминокислоты, из которых затем синтезируются белки другого состава.
Аминокислоты используются в качестве лечебного средства при некоторых болезнях, для подкормки животных и как исходные вещества для получения искусственных волокон. Например, для получения синтетического волокна капрон используют -аминокапроновую кислоту
|
|
|
|
|
H2 N CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH .
Молекулы этой кислоты реагируют друг с другом:
nH2N – (CH2)5 – COOH + nH2N – (CH2)5 – COOH [NH – (CH2)5 – CO –
– NH – (CH2)5 – CO]n + nH2O
Процессы образования высокомолекулярных соединений с образованием побочных низкомолекулярных веществ (H2O, NH3) называются реакциями поликонденсации.
98
ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ
1.Что такое аминокислоты?
2.Напишите уравнения реакций, которые характеризуют амфотерные свойства аминокислот.
3.Напишите структурные формулы всех изомерных кислот: а) аминомасляных; б) аминовалериановых.
4.Напишите уравнения реакции получения этилового эфира
-аминопропионовой кислоты.
5.Напишите формулы двух типов солей аминоуксусной кислоты
6.Напишите уравнения реакций 2-аминопропионовй кислоты:
а) с гидроксидом калия; б) с серной кислотой; в) с этанолом.
7.Что такое пептидная (амидная) связь?
8.Что такое реакция поликонденсации?
9.Напишите уравнения реакций для превращений:
а) CaC2 C2H2 CH3CHO CH3COOH ClCH2COOH H2NCH2COOH
б) C2H6 ClCH2COOH H2NCH2COOH H2NCH2CONHCH2COOH
ЗАДАЧИ
1.3,56 г аминокислоты образует с этанолом 4,68 г сложного эфира. Установите формулу аминокислоты и назовите ее. (Ответ:
CH3–CH(NH2)COOH, аланин)
2.30 г смеси аминоуксусной, уксусной и ацетальдегида для получения соли требует 5,38 л хлороводорода (н.у.) или 10,08 г оксида кальция.
Вычислите массовые доли веществ в смеси. (Ответ: СН3СООН — 24 %; СН3СНО — 16 %; аминоуксусная кислота — 60 %)
3.Имеется водный раствор соляной кислоты с концентрацией хлороводорода 0,15 моль в одном литре раствора. Какой объем этого раствора потребуется для взаимодействия с 26,7 г 3-аминопропановой кислоты? (Ответ: 2 л)
ТЕСТОВЫЙ САМОКОНТРОЛЬ ПО ТЕМЕ «АМИНОКИСЛОТЫ»
1. Укажите число изомеров у аминомасляной кислоты:
а) 2; б) 3; в) 4; г) 5.
2. Какая из приведенных формул веществ соответствует -амино- пропионовой кислоте:
а) CH3–CH(NH2)–COOH;
б) CH3–CH(NH2) – CH2COOH;
в) H2N – CH2 – CH2COOH;
г) Cl – CH2 – CH(NH2) – COOH?
99