Тема 13: Азотсодержащие органические соединения

Аминами называют производные аммиака, у которого один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами.

В зависимости от числа углеводородных радикалов, замещающих атомы водорода в молекуле аммиака, амины могут быть первичными, вторичными и третичными:

H C₆H₅ H₃C

C₂H₅ — N N — H H₃C — N

H C₆H₅ H₃C

этиламин дифениламин триметиламин

(первичный) (вторичный) (третичный)

В зависимости от характера углеводородных радикалов амины делятся на алифатические, ароматические и жирно-ароматические:

H H

CH₃ — N C₆H₅ — N C₆H₅ —NH — CH

H H

метиламин фениламин метиланилин

(алмфатический амин) (ароматический амин) (жирно-ароматический амин)

Аминокислотами называют производные карбоновых кислот, у которых один или несколько атомов водорода в радикале замещены на одну или несколько аминогрупп:

O O

R — CH — C H₂N(CH₂)_n — CH — C

| OH | OH

NH₂ NH₂

Названия аминокислот по рациональной номенклатуре производят из названий образующих их кислот с прибавлением приставки амино- и буквы греческого алфавита, указывающей положение аминогруппы по отношению к карбоксильной группе. Часто аминокислотам дают эмпирические названия.

В состав белков входят свыше 20 различных α-аминокислот. Все белки значительно различаются между собой по качественному и количественному содержанию различных аминокислот, по взаиморасположению аминокислотных остатков.

Аминокислоты способны связываться между собой карбоксильными и аминогруппами с образованием цепочек — полипептидов.

Молекулы белков могут состоять из одной или нескольких полипептидных цепей, которые могут быть открытыми, разветвленными или циклическими.

Важную роль в соединении различных цепей играют дисульфидные мостики —S—S—, образующиеся за счет атомов серы, содержащихся в некоторых аминокислотах (например, цистеина), а также за счет водородных связей, соединяющих атомы группы NH одной полипетидной группировки с атомом кислорода группы C = O другой. В результате такого взаимодействия образуются агрегаты, достигающие огромной величины, вследствие чего молекулярная масса белка может варьироваться от десятков тысяч до десятков миллионов.

В организме белки находятся в виде коллоидов, лишь некоторые части организма (волосы, ногти) построены их твердых белков. Белки сохраняют свои свойства лишь в определенных условиях.

При повышении температуры белки коагулируют (свертываются) и становятся нерастворимыми — это называется денатурацией белка. Белки являются амфотерными соединениями.

В нейтральном растворе основные (аминогруппы) и карбоксильные группы ионизированы, как это происходит с биполярными ионами аминокислот.

С ионами меди в щелочной среде белки образуют характерное фиолетовое окрашивание. Эта реакция называется биуретовой. С азотной кислотой при нагревании белок образует сгусток ярко-желтого цвета. Эта реакция называется ксантопротеиновой. Эти две реакции являются качественными реакциями на белок.

Контрольные задания:

241. Как можно получить из пропилового спирта следующие амины: а) пропиламин; б) бутиламин?

242. Напишите уравнения реакций получения диэтиламина, исходя из требуемых неорганических веществ. По какой реакции можно различить этиламин и диэтиламин?

243. Напишите уравнения взаимодействия первичного, вторичного и третичного аминов состава C₃H₉N с йодметаном и азотистой кислотой. Назовите продукты реакций.

244.Напишите уравнения реакций, с помощью которых из этилена можно получить:

а) этиламин; б) пропиламин; в) триэтиламин; г) пропилэтиламин.

245. С помощью каких реакций можно осуществить превращение:

CH₃ — CH₂ — CH₂ — CH = CH₂ —> CH₃ — CH — CH₂ — CH₂ — CH₃ —> CH₃ — CH — CH₂ — CH₃

| |

NH — CH₃ H₃C — N — NO

246. Предложите способы получения 2-аминопентана и напишите для него реакцию с соляной кислотой, азотистой кислотой и уксусным ангидридом.

247. Укажите какие продукты преимущественно образуются при нитровании в условиях реакции Кучерова следующих соединений:

а) CH₃ — CH₂ — CH₂ —CH₃ ; б) CH₃ — CH — CH₂ —CH₃

|

CH₃

Какие из полученных нитросоединений будут взаимодействовать с уксусным альдегидом и азотистой кислотой. Напишите уравнения реакций.

248. Превратите пропаналь в пропиламин, а последний переведите во вторичный амин и подействуйте азотистой кислотой. Назовите соединения.

249. Исходное соединение 2-метилпропан. Проводят ряд превращений, применяя последовательно: разбавленную азотную кислоту при 120⁰С (1 моль), водород в присутствии никеля, уксусный ангидрид. Какое соединение образовалось?

250. Получите бутановую кислоту из бромистого пропила всеми возможными способами и введите ее во взаимодействие с: а) хлором; б) аммиаком. Продукт взаимодействия бутановой кислоты с аммиаком, нагрейте, восстановите и обработайте хлористым метилом. Назовите полученные соединения.

251. Какое строение имеет соединение состава C₅H₁₁NO₂, если известно, что при действии водорода оно превращается в амин и не реагирует с азотистой кислотой?

252.Одноатомный спирт перевели в первичный амин. Последний обработали азотистой кислотой, а продукт ввели во взаимодействие с уксусной кислотой. Какова формула исходного спирта, если конечным продуктом превращений является пропилэтаноат? Приведите уравнения всех превращений.

253. Исходя их этилового спирта, получите β-аминопропиновую кислоту.

254. Какие продукты образуются при нагревании α-, β-, γ-аминокапроновой кислоты?

255. Получите α-аминоизомасляную кислоту, исходя из пропилового спирта. Обработайте ее азотистой кислотой.

256.Предложите схему синтеза 2-аминопентановой кислоты из бутилового спирта. Для аминокислоты напишите реакции с HСl и NaOH.

257. Осуществите следующие превращения:

крекинг HCN 2H₂O NH₃ HNO₂

2CH₄ ® A ® B ® C ® D ® E

Какое соединение образуется в результате нагревания вещества Е?

258. Напишите схемы образования двух возможных дипептидов:

а) из молекулы глицина и молекулы аламина; б) из молекулы глицина и молекулы валина.

Назовите дипептиды, подчеркните в них пептидную связь.

259. Как назвать трипептид строения:

NH₂ — CH — CO — NH — CH₂ — CO — NH — CH₂ — COOH

|

CH₃

260. Предложите схему синтеза α-аламина из этилового спирта. Для аминокислоты напишите уравнения реакций с: а) HСl; б) NaOH; в) HNO₂.

Основная литература:

1. Глинка Н.Л. Общая химия / Н.Л.Глинка. – М..: «Интеграл – пресс», 2002. –728 с.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов / Н.С.Ахметов. – 4-е изд., испр. – М.: Высшая школа, Академия, 2001.

3. Коровин Н.В. Общая химия: Учебник для вузов / Н.В.Коровин. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа, 2000.

4. Шабаров Ю.С. Органическая химия: в 2-х кН.: Учебник для вузов. Ч. 1: Нециклические состояния / Ю.С. Шабаров. – М.: Химия, 1994. – 494 с.

5. Шабаров Ю.С. Органическая химия: в 2-х кН.: Учебник для вузов. Ч. 1: Циклические состояния / Ю.С. Шабаров. – М.: Химия, 1994. – 494-848 с.

6. Иванов В.Г. Органическая химия: Учебное пособие для студентов вузов / В.Г. Иванов, В.А. Горленко, О.Н. Гева. – 3-е., испр – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 624 с.

7. Хаханина Т.И. Органическая химия: Учебное пособие / Т.И.Хаханина, Н.Г. Осиненкова, А.А. Гурская – М.: Высшее образование, Юрайт – Издат, 2009. – 396 с.

8. Хаханина Т.И. Неорганическая химия / Т.И. Хаханина, Н.Г. Никитина, В.И. Гребенькова: Учебное пособие. – М.: Высшее образование, 2008. – 288 с.