SVYAT | BIOCHEM

Амины • Полный разбор класса в рамках ЕГЭ

Амины — органические производные аммиака (NH3), в молекулах которых атомы водорода замещены на углеводородные радикалы.
Аммиак · родоначальник
NH3
Общая формула алифатических аминов
CnH2n+3N (n ≥ 1)
Соли аммония · продукт с HX
[R—NH3]+ X-
SVYAT | BIOCHEM
1
Классификация и Строение
Классификация аминов зависит строго от количества углеводородных радикалов, связанных с атомом азота. В зависимости от этого выделяют первичные, вторичные и третичные амины.
⚠️ Не путать со спиртами! У аминов степень определяется по числу радикалов при азоте, а у спиртов — по типу атома углерода, к которому привязан OH. Автоматически переносить логику нельзя.
Первичные (1°)
R—NH2
CH3—NH2
Пример: Метиламин
Вторичные (2°)
R—NH—R'
CH3—NH—CH3
Пример: Диметиламин
Третичные (3°)
R N R' R''
CH3 N CH3 CH3
Пример: Триметиламин
2
Номенклатура

Названия строятся перечислением радикалов при атоме азота (в порядке усложнения) с добавлением окончания -амин. Если одинаковых радикалов несколько, используют приставки ди-, три-.

CH3—CH2—NH2
Этиламин
CH3—NH—CH2—CH3
Метилэтиламин
Ароматические амины:
Радикал C6H5— называется фенил, а C6H5—CH2— называется бензил. В структурных формулах бензольное кольцо рисуют развёрнуто. Анилин — исторически закрепившееся тривиальное название, по IUPAC это фениламин.
NH2
Фениламин (Анилин)
CH2 NH2
Бензиламин
3
Водородные связи и физические свойства

Низшие амины (C1 - C3) — это газы с запахом аммиака. Средние (до C14) — жидкости с резким запахом тухлой рыбы.

Первичные и вторичные амины отлично растворимы в воде за счет образования водородных связей. Ароматические амины (анилин) в воде практически не растворимы.

Межмолекулярные связи
CH3—NH2 ···· H—NH—CH3

Третичные амины (не имеют связи N—H) не могут образовывать водородные связи между своими молекулами, поэтому их температуры кипения ниже.

4
Изомерия
Изомерия первичный ↔ вторичный (главная для аминов)
При одной и той же брутто-формуле атомы водорода можно по-разному распределить между радикалами и азотом.
CH3—CH2—CH2—NH2
Пропиламин · 1°
↑
C3H9N
↓
CH3—CH2—NH—CH3
Метилэтиламин · 2°
💡 Дополнительно: изомерия углеродного скелета радикала (при C4H11N — бутиламин и изо-бутиламин) и изомерия положения аминогруппы (бутиламин-1 и бутиламин-2).
SVYAT | BIOCHEM
SVYAT | BIOCHEM
Способы получения
1
Алкилирование аммиака и аминов
Реакция идёт при нагревании. Аммиак или первичный амин реагирует с галогеналканом, образуя соль.
Правило солей аминов
По аналогии с ионом аммония (NH4+), в солях аминов у азота на один атом водорода больше, чем в самом амине, и появляется заряд "+". Названия строятся с помощью суффикса "-аммоний".
1. Получение соли первичного амина:
CH3—Cl + NH3 t°→ [CH3—NH3]Cl
Хлорид метиламмония
2. Получение соли вторичного амина:
CH3—NH2 + CH3—CH2—Br t°→ [CH3—NH2—CH2—CH3]Br
Бромид метилэтиламмония
3. Выделение свободного амина из соли:
Для получения чистого амина к полученной соли добавляют сильную щелочь:
[CH3—NH3]Cl + NaOH t°→ CH3—NH2↑ + NaCl + H2O
2
Восстановление нитросоединений (Реакция Зинина)
⚗️

⚗️ Реакция Зинина (1842)

«Нитробензол → Анилин»

Классическая именная реакция — восстановление ароматических нитросоединений в амины. Открыта Н. Н. Зининым как способ получения анилина из нитробензола. Восстановителем служит «атомарный водород», выделяющийся при действии металла (Fe, Zn, Sn) на кислоту (HCl).

А) Восстановление металлом в кислой среде
Железо и соляная кислота при реакции дают водород в момент выделения (атомарный водород), который и восстанавливает нитрогруппу.
Важно: так как реакция идёт в кислой среде, образующийся амин (основание) сразу реагирует с избытком кислоты. В правой части уравнения ВСЕГДА пишем соль амина, а не сам амин.
💡 Откуда берётся [H]
Атомарный водород выделяется в момент реакции железа с кислотой — он и есть настоящий восстановитель:
Fe + 2 HCl → FeCl2 + 2 [H]
На восстановление одной нитрогруппы уходит 6 атомов [H]: —NO2 + 6[H] → —NH2 + 2 H2O. Ещё одна молекула HCl связывает амин в соль.
Пример 1 — нитробензол (сама реакция Зинина) ⭐
NO2 + 3 Fe + 7 HCl t°→
[ NH3 ]Cl + 3 FeCl2 + 2 H2O
Хлорид фениламмония (в чистом виде анилин получают действием щёлочи на соль)
Пример 2 — алифатическое нитросоединение
CH3—NO2 + 3 Fe + 7 HCl → [CH3—NH3]Cl + 3 FeCl2 + 2 H2O
Хлорид метиламмония
С цинком и серной кислотой аналогично:
CH3—NO2 + 3 Zn + 4 H2SO4 → [CH3—NH3]HSO4 + 3 ZnSO4 + 2 H2O
Гидросульфат метиламмония
Б) Каталитическое гидрирование (промышленный способ)
Восстановление молекулярным водородом на никелевом катализаторе. Среда нейтральная — соль не образуется, получается сразу свободный амин.
Пример 1 — нитробензол → анилин ⭐
NO2 + 3 H2 Ni, t°→
NH2 + 2 H2O
Анилин · промышленный синтез
Пример 2 — алифатическое нитросоединение
CH3—CH2—NO2 + 3 H2 Ni, t°→ CH3—CH2—NH2 + 2 H2O
Этиламин
3
Аммонолиз спиртов (Промышленный)
Пропускание паров спирта и аммиака над нагретым оксидом алюминия (катализатор). Суть проста: OH-группа спирта замещается на NH2 (уходит в виде H2O), а на её место встаёт остаток аммиака.
⚠️ Как и при алкилировании, реакция может идти дальше — амин снова реагирует со спиртом. На выходе получается смесь 1°, 2°, 3° аминов и четвертичной соли. Соотношение регулируется избытком аммиака (нужен 1° — берём NH3 в избытке).
C2H5—OH + NH3 Al2O3, t°→ C2H5—NH2 + H2O
SVYAT | BIOCHEM
SVYAT | BIOCHEM
Сила основных свойств
Слабее
Сильнее
1° аромат.
C6H5—NH2
Анилин
Родоначальник
NH3
Аммиак
3° третичный
(CH3)3N
Триметиламин
1° первичный
CH3—NH2
Метиламин
Максимум
2° вторичный
(CH3)2NH
Диметиламин

Алкильные радикалы — доноры электронов: подпитывают азот электронной плотностью и усиливают основные свойства.
Бензольное кольцо, наоборот, оттягивает электронную пару азота на себя — усиливает кислотные и ослабляет основные свойства. Поэтому анилин слабее аммиака.
⚠️ Максимум силы — у вторичных аминов (2°). В водном растворе три радикала третичного амина мешают молекулам H2O подойти к азоту (стерическое затруднение + слабая сольватация катиона), поэтому 3° слабее 2° и даже 1°.

Химические свойства (Алифатика)
1
Взаимодействие с водой (обратимо)
Идёт по донорно-акцепторному механизму. Образуется катион алкиламмония и гидроксид-ион. Благодаря OH- водные растворы аминов имеют щелочную среду (лакмус синеет).

Важно: амины — слабые основания, равновесие сильно сдвинуто влево. Поэтому раствор именно слабощелочной (в отличие от NaOH, где щёлочь диссоциирует нацело).
CH3—NH2 + H2O ⇄ [CH3—NH3]+ + OH-
2
Взаимодействие с кислотами (солеобразование)
Амины легко реагируют с минеральными и органическими кислотами, образуя соли алкиламмония.
С соляной кислотой:
CH3—NH2 + HCl → [CH3—NH3]Cl
Хлорид метиламмония
С серной кислотой (двухосновная — даёт среднюю соль при избытке амина):
2 CH3—NH2 + H2SO4 → [CH3—NH3]2SO4
Сульфат метиламмония
С органическими кислотами:
Между карбоксилат-ионом и катионом аммония связь ионная, поэтому чёрточку между O и N не ставят.
CH3—COOH + CH3—NH2 → CH3—COO- [CH3—NH3]+
Ацетат метиламмония
3
Взаимодействие с азотистой кислотой (HNO₂)
🧪 КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ на первичные амины! Позволяет отличить первичные амины от вторичных и третичных.
У первичных алифатических аминов происходит бурное выделение газа без цвета и запаха (азота N2) и образование спирта. HNO2 получают прямо в пробирке реакцией NaNO2 + HCl.
CH3—CH2—NH2 + HNO2 → CH3—CH2—OH + N2↑ + H2O
Спирт + Газообразный Азот
Справка: Вторичные амины — реагируют с образованием жёлтого маслянистого нитрозамина (газ не выделяется).
Третичные амины — НЕ реагируют (нет атомов водорода при азоте).
4
Реакции с солями
Осаждение гидроксидов:
Щелочная среда водных растворов аминов позволяет осаждать нерастворимые гидроксиды из растворов солей (аналогично аммиаку).
FeBr3 + 3 CH3NH2 + 3 H2O → Fe(OH)3↓ + 3 [CH3NH3]Br
🔍 А где здесь OH-?
Амин в воде существует в виде гидроксида алкиламмония — прямого аналога гидроксида аммония NH4OH. OH-группа «спрятана» в этой форме, но именно она осаждает Fe(OH)3:
CH3NH2 + H2O ⇄ [CH3NH3]OH (≈ RNH2·H2O)
Тогда осаждение можно записать «через гидроксид» — так же, как для аммиака:
FeBr3 + 3 [CH3NH3]OH → Fe(OH)3↓ + 3 [CH3NH3]Br
Полный аналог: FeBr3 + 3 NH4OH → Fe(OH)3↓ + 3 NH4Br
Обменные реакции солей аминов:
Соли аминов вступают в обычные реакции ионного обмена (если выпадает осадок).
[CH3NH3]Cl + AgNO3 → [CH3NH3]NO3 + AgCl↓
Правило вытеснения:
Более сильный амин вытесняет менее сильный (более слабое основание) из его солей. Прямая аналогия с кислотами: сильная кислота вытесняет слабую из её соли — здесь то же самое, только для оснований.
(CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3 > C6H5NH2
Кратко: 2° алифат. > 1° алифат. > 3° алифат. > NH3 > ароматические амины.
[C6H5NH3]Cl + CH3NH2 → C6H5NH2↓ + [CH3NH3]Cl
💡 Анилин здесь выпадает в осадок (↓) не случайно: он практически не растворим в воде — именно поэтому равновесие смещается вправо, и реакция идёт до конца.
5
Горение
Азотсодержащие органические вещества сгорают до углекислого газа, воды и свободного азота (N2).
4 CH3NH2 + 9 O2 t°→ 4 CO2 + 2 N2 + 10 H2O
SVYAT | BIOCHEM
SVYAT | BIOCHEM
Анилин (Фениламин)
1
Свойства аминогруппы
❌ Анилин НЕ реагирует с водой! Индикаторы (лакмус, фенолфталеин) в водной эмульсии анилина свой цвет не меняют.
Однако с сильными кислотами (HCl) анилин способен образовать соли (хлорид фениламмония):
NH2 + HCl → [ NH3 ]+Cl-
Соль анилина растворима в воде. Если добавить к ней щелочь, снова выделится малорастворимый анилин (раствор мутнеет).
2
Реакции бензольного кольца (Бромирование)
🧪 КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ на анилин! Обесцвечивание бромной воды и мгновенное выпадение белого осадка. Реакция идет без катализатора!
Аминогруппа — ориентант 1 рода. Благодаря сопряжению кольцо активно, и замещение идет сразу в три положения (2, 4 и 6). Реакция аналогична бромированию фенола.
NH2 + 3 Br2 (водн) → NH2 Br Br Br ↓ + 3 HBr
2,4,6-триброманилин (белый осадок)
Отличить фенол от анилина бромной водой нельзя — оба дают белый осадок трибромпроизводного.
3
Гидрирование
Водород присоединяется по бензольному кольцу, разрушая ароматичность. Образуется циклогексиламин.
NH2 + 3 H2 Ni, p, t°→ NH2
Циклогексиламин
SVYAT | BIOCHEM
СВЯТОСЛАВ | SVYAT-BIOCHEM.RU | ЛИЧНАЯ СВЯЗЬ В TG: @TELLARUSG