Вопрос 1.Амины. Их строение и свойства. Получение анилина и применение.
Ответ. Амины-производные аммиака, в молекуле которого атомы водорода (частично или полностью) замещены углеводородными радикалами.
В зависимости от числа радикалов различают амины первичные (с одним радикалом), вторичные (с двумя) и третичные (с тремя).
R-N-H, R 1 -N-R 2 , R 1 -N-R 2 ,
первичный амин вторичный амин третичный амин
Названия аминов производят от названия радикалов, входящих в их молекулы, добавляя окончание –амин˸
CH 3 NH 2 , CH 3 -NH-CH 3 ,
метиламин диметиламин
CH 3 -CH 2 -N-CH 2 -CH 2 -CH 3 .
метилэтилпропиламин
Физические свойства
Простейшие амины – газы, имеющие запах аммиака. Средние амины – жидкости со слабым запахом рыбы, хорошо растворимые в воде. Высшие амины – твёрдые вещества без запаха. В воде нерастворимы.
Химические свойства
Свойства, сходные со свойствами аммиака
Сходства свойств аминов и аммиака объясняется их электронным строением. Молекулы аммиака и аминов содержат атомы азота, имеющий свободную не поделенную пару электронов (точками указаны электроны атома азота)˸
x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣
x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣ x ‣‣‣
а) Взаимодействие с водой (образуется основание, раствор имеет щелочную реакцию)˸
CH 3 NH 2 + HOH = + OH - .
гидроксид метиламмония
(слабое основание)
б) Взаимодействие с кислотами (амины обладают основными свойствами˸ они присоединяют протон H +)˸
CH 3 NH 2 + HCI = [ CH 3 NH 3 ]CI.
хлорид метиламмония
Особые свойства˸
1.Окисление (горение на воздухе)˸
4CH 3 NH 2 + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O.
2.Бромирование˸
C 6 H 5 NH 2 + 3Br 2 = C 6 H 2 Br 3 NH 2 ↓ + 3HBr.
2,4,6 - триброманилин
3.Присоединение алкилгалогенидов˸
C 6 H 5 NH 2 + C 2 H 5 CI = + CI - .
Получение анилина
Получение анилина C 6 H 5 NH 2 – восстановление нитросоединения до амина (реакция Зинина,1842 г.)˸
C 6 H 5 NH 2 + 3(NH 4) 2 S = C 6 H 5 NH 2 + 3S+ 6NH 3 + 2H 2 O.
Современный метод˸
Fe + 2HCI = FeCI 2 + 2H,
атомарный
C 6 H 5 NO 2 + 6H = C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O.
Наиболее перспективен контактный способ - пропускание смеси паров нитробензола и водорода над катализатором˸
C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 ═ C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O.
Восстановители˸ (NH 4) 2 S,H 2 , Fe (в виде чугунных стружек) в присутствии HCI.
Применение анилина˸
1.Как сырье в производстве анилиновых красителей.
2.В фармацевтической отрасли промышленности (для получения сульфаниламидных препаратов).
3.В производстве анилинформальдегидных смол.
4. В производстве взрывчатых веществ.
Вопрос 1.Амины. Их строение и свойства. Получение анилина и применение. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Вопрос 1.Амины. Их строение и свойства. Получение анилина и применение." 2015, 2017-2018.
Урок 4 . Анилин как представитель ароматических аминов
Состав и строение, молекулярная и структурная формулы;
Взаимное влияние атомов в молекуле;
Физические свойства;
Химические свойства: реакции анилина по аминогруппе и ароматическому ядру.
Состав и строение, молекулярная и структурная формулы . Анили́н (аминобензол, фениламин) - органическое соединение с формулой C 6 H 5 NH 2 , состоит из бензольного кольца, в котором один атом водорода замещен на аминогруппу. Простейший ароматический амин. Структурная формула:
Впервые анилин получил в 1826 в процессе перегонки индиго с известью немецкий химик, который дал ему название «кристаллины». 1834 Ф. Рунге обнаружил анилин в каменноугольной смоле и назвал «кианолом». 1841 Ю. Ф. Фришце получил анилин в результате нагрева индиго с раствором КОН и назвал его «анилином». 1842 анилин получил М. М. Зинин путем восстановления нитробензола (NH 4) 2 SO 3 и назвал его «бензидамом». 1843 А. В. Гофман установил идентичность всех перечисленных соединений. Слово «анилин» происходит от названия одного из растений, содержащих индиго.
Взаимное влияние атомов в молекуле .
Влияние аминогруппы на свойства бензольного кольца. По отношению к кольцу аминогруппа выступает донором электронов, т.е. нагнетает на кольцо электронную плотность. Эта избыточная плотность в кольце в основном сосредотачивается в положениях 2,4,6 (орто - и ядра-положениях):
В результате: 1) реакции замещения в кольце для анилина протекают легче, чем для бензола; 2) вступающий в кольцо заместитель направляется аминогруппой преимущественно в положения 2,4,6.
Влияние кольца на свойства аминогруппы. Ароматическое кольцо оттягивает часть электронной плотности с атома азота, вовлекая ее в сопряжение с л-системой. Поэтому основные свойства анилина выражены слабее, чем у аммиака и тем более, чем у алифатических аминов. Водный раствор анилина не изменяет окраску индикаторов. В этом и состоит влияние бензольного кольца на свойства аминогруппы.
Изучение среды раствора анилина http://my.mail.ru/mail/ntl0000/video/29154/31055.html?related_deep=1
Физические свойства . Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, немного тяжелее воды и плохо в ней растворим, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит
Физические свойства анилина https://www.youtube.com/watch?v=2c6J-4sNGPc
Химические свойства . Обязательно просмотрите видео .
Химические свойства https://www.youtube.com/watch?v=qQ6zqUXDJdk
Анилин в отличие от бензола легко реагирует с бромной водой с образованием белого нерастворимого в воде осадка 2,4,6-триброманилина:
Аналогично протекает реакция анилина с раствором хлора в СС1 4 , этаноле.
Анилин практически не реагирует с водой (очень слабые основные свойства); основные свойства анилина проявляются в реакциях с сильными минеральными кислотами:
Анилин реагирует с хлорангидридом уксусной кислоты:
При обработке таких солей водными растворами щелочей можно выделить анилин:
Окисление анилина https://www.youtube.com/watch?v=nvxipFGxTRk
Взаимодействие анилина с соляной кислотой https://www.youtube.com/watch?v=VNUTpSaWQ0Q
Бромирование анилина https://www.youtube.com/watch?v=1UPJceDpelY
Пары анилина сгорают в избытке кислорода
4C 6 H 5 –NH 2 + 31O 2 → 24CO 2 + 14H 2 O + 2N 2
Горение анилина https://www.youtube.com/watch?v=cYtCWMczFFs
Билет№19
Задача. Вычислить объем углекислого газа, полученного при сгорании 8 грамм метана.
1. Окислительно – восстановительные реакции (на примере взаимодействия алюминия с оксидами некоторых металлов, концентрированной серной кислоты с медью).
Окислительно-восстановительные реакции (разобрать на примерах взаимодействия алюминия с оксидом железа (III), азотной кислоты с медью).
К окислительно-восстановительным реакциям могут быть отнесены химические реак-ции следующих типов.
Реакции замещения (вытеснения)
Примером реакций этого типа может служить реакция между оксидом железа (III) и алюминием. В этой реакции алюминий вытесняет железо из раствора, причем сам алюминий окисляется, а железо восстанавливается.
Приведем еще два примера:
В этой реакции хлор вытесняет бром из раствора (хлор окисляется, бром восстанавливается), содержащего ионы брома.
Реакции металла с кислотами
Эти реакции, в сущности, тоже представляют собой реакции замещения. В качестве примера приведем реакцию между медью и азотной кислотой. Медь вытесняет водород из кислоты. При этом происходит окисление меди, которая превращается в гидратированный катион, а содержащиеся в растворе кислоты гидратированные протоны азота восстанавливаются, образуя оксид азота.
Реакции металлов с водой
Эти реакции тоже принадлежат к типу реакций замещения. Они сопровождаются вытеснением из воды водорода в газообразном состоянии. В качестве примера приведем реакцию между металлическим натрием и водой:
Реакции металлов с неметаллами
Эти реакции могут быть отнесены к реакциям синтеза. В качестве примера приведем образование хлорида натрия в результате сгорания натрия в атмосфере хлора
2. Анилин – представитель аминов, химическое строение и свойства.
Основные свойства анилина: а) ароматический амин – анилин имеет большое практическое значение; б) анилин C6H5NH2 – это бесцветная жидкость, которая плохо растворяется в воде; в) имеет светло-коричневую окраску при частичном окислении на воздухе; г) анилин сильно ядовит. Основные свойства у анилина проявляются слабее, чем у аммиака и аминов предельного ряда. 1. Анилин не изменяет окраски лакмуса, но при взаимодействии с кислотами образует соли. 2. Если к анилину прилить концентрированную соляную кислоту, то происходит экзотермическая реакция и после охлаждения смеси можно наблюдать образование кристаллов соли: +Cl-– хлорид фениламмония. 3. Если на раствор хлорида фениламмония подействовать раствором щелочи, то снова выделится анилин: [С6Н5NН3]++ Сl-+ Nа++ ОН-? Н2О + С6Н5NН2 + Nа++ СI-. Здесь выражено влияние ароматического радикала фенила – С6Н5. 4. В анилине C6H5NH2 бензольное ядро смещает к себе неподеленную электронную пару азота аминогруппы. При этом электронная плотность на азоте уменьшается и он слабее связывает ион водорода, а это значит, что свойства вещества как основания проявляются в меньшей степени. 5. Аминогруппа влияет на бензольное ядро. 6. Бром в водном растворе не реагирует с бензолом. Способы применения анилина: 1) анилин– один из важнейших продуктов химической промышленности; 2) он является исходным веществом для получения многочисленных анилиновых красителей; 3) анилин используется при получении лекарственных веществ, например сульфаниламидных препаратов, взрывчатых веществ, высокомолекулярных соединений и т. д. Открытие профессором Казанского университета Н.Н. Зининым (1842 г.) доступного способа получения анилина имело большое значение для развития химии и химической промышленности. 1. Промышленность органического синтеза началась с производства красителей. 2. Широкое развитие этого производства стало возможным на основе использования реакции получения анилина, известной сейчас в химии под названием реакции Зинина. Особенности реакции Зинина: 1) эта реакция заключается в восстановлении нитробензола и выражается уравнением: С6Н5-NO2 + 6Н? С6Н5-NН2 + 2Н2О; 2) распространенным промышленным способом получения анилина является восстановление нитробензола металлами, например железом (чугунными стружками), в кислой среде; 3) восстановление нитросоединений соответствующего строения – это общий способ получения аминов.
Амины вошли в нашу жизнь совершенно неожиданно. Еще недавно это были ядовитые вещества, столкновение с которыми могло привести к смерти. И вот, спустя полтора столетия, мы активно пользуемся синтетическими волокнами, тканями, строительными материалами, красителями, в основе которых лежат амины. Нет, они не стали безопаснее, просто люди смогли их "приручить" и подчинить, извлекая для себя определенную пользу. О том, какую именно, и поговорим далее.
Определение
Для качественного и количественного определение анилина в растворах или соединениях используется реакция с в конце которой на дно пробирки выпадает белый осадок в виде 2,4,6-триброманилина.
Амины в природе
Амины встречаются в природе повсеместно в виде витаминов, гормонов, промежуточных продуктов обмена, есть они и в организме животных и в растениях. Кроме того, при гниении живых организмов также получаются средние амины, которые в жидком состоянии распространяют неприятный запах селедочного рассола. Широко описанный в литературе «трупный яд» появился именно благодаря специфическому амбре аминов.
Длительное время рассматриваемые нами вещества путали с аммиаком из-за похожего запаха. Но в середине девятнадцатого века французский химик Вюрц смог синтезировать метиламин и этиламин и доказать, что при сгорании они выделяют углеводород. Это было принципиальным отличием упомянутых соединений от аммиака.
Получение аминов в промышленных условиях
Так как атом азота в аминах находится в низшей степени окисления, то восстановление азотосодержащих соединений является наиболее простым и доступным способом их получения. Именно он широко распространен в промышленной практике из-за своей дешевизны.
Первый метод представляет собой восстановление нитросоединений. Реакция, во время которой образуется анилин, носит название ученого Зинина и была проведена в первый раз в середине девятнадцатого века. Второй способ заключается в восстановлении амидов при помощи алюмогидрида лития. Из нитрилов тоже можно восстановить первичные амины. Третий вариант - реакции алкилирования, то есть введение алкильных групп в молекулы аммиака.
Применение аминов
Сами по себе, в виде чистых веществ, амины используются мало. Один из редких примеров - полиэтиленполиамин (ПЭПА), который в бытовых условиях облегчает затвердение эпоксидной смолы. В основном первичный, третичный или вторичный амин - это промежуточный продукт в производстве различных органических веществ. Самым востребованным является анилин. Он - основа большой палитры анилиновых красителей. Цвет, который получится в конце, зависит непосредственно от выбранного сырья. Чистый анилин дает синий цвет, а смесь анилина, орто- и пара-толуидина будет красной.
Алифатические амины нужны для получения полиамидов, таких как нейлон и другие Они применяются в машиностроении, а также в производстве канатов, тканей и пленок. Кроме того, алифатические диизоцинаты используются в изготовлении полиуретанов. Из-за своих исключительных свойств (легкость, прочность, эластичность и способность прикрепляться к любым поверхностям) они востребованы в строительстве (монтажная пена, клей) и в обувной промышленности (противоскользящая подошва).
Медицина - еще одна сфера, где применяются амины. Химия помогает синтезировать из них антибиотики группы сульфаниламидов, которые успешно применяют в качестве препаратов второй линии, то есть резервной. На случай, если у бактерий разовьется устойчивость к основным лекарствам.
Вредное воздействие на организм человека
Известно, что амины - это весьма токсичные вещества. Вред здоровью может нанести любое взаимодействие с ними: вдыхание паров, контакт с открытой кожей или попадание соединений внутрь организма. Смерть наступает от нехватки кислорода, так как амины (в частности, анилин) связываются с гемоглобином крови и не дают ему захватывать молекулы кислорода. Тревожными симптомами являются одышка, посинение носогубного треугольника и кончиков пальцев, тахипноэ (учащенное дыхание), тахикардия, потеря сознания.
В случае попадания этих веществ на оголенные участки тела необходимо быстро убрать их ватой, предварительно смоченной в спирте. Делать это надо максимально аккуратно, чтобы не увеличить площадь загрязнения. Если появятся симптомы отравления - обязательно нужно обратиться к врачу.
Алифатические амины - это яд для нервной и сердечно-сосудистой систем. Они могут вызвать угнетение функций печени, ее дистрофию и даже онкологические заболевания мочевого пузыря.
Тема 5. НИТРОГЕНОСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Урок 51
Тема урока. Анилин, его состав, строение молекулы, физические свойства. Химические свойства анилина: взаимодействие с неорганическими кислотами, бромной водой.
Взаимное влияние атомов в молекуле анилина. Получение анилина
Цели урока: ознакомить учащихся с анилином как представителем нитросоединений, его физическими свойствами; дать представление о строении молекулы анилина; рассмотреть химические свойства анилина, способы его получения и применения.
Тип урока: комбинированный урок усвоения знаний, умений и навыков и творческому применению их на практике.
Формы работы: рассказ учителя, эвристическая беседа, лабораторная работа.
Демонстрация 1. Взаимодействие анилина с хлоридной кислотой.
Демонстрация 2. Взаимодействие анилина с бромной водой.
Оборудование: схема строения молекулы анилина.
1. Почему амины называют органическими основаниями?
Три ученика у доски, остальные в тетрадях выполняют задание.
2. Составьте уравнения реакций взаимодействия:
а) метиламина с серной кислотой;
б) диметиламина с нітратною кислотой;
в) метилетиламіну с хлоридной кислотой.
3. Одержте этиламин:
а) из соответствующего нитросоединения;
б) из соответствующего спирта;
в) с етиламоній хлорида.
4. Как классифицируются амины по типу углеводородного радикала?
III. Изучение нового материала
1. История открытия анилина
Анилин (феніламін) - органическое соединение с формулой C 6 H 5 NH 2 , простейший ароматический амин. представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, немного тяжелее воды и плохо в ней растворимый, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе анилин быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.
Впервые анилин получил в 1826 г. в процессе перегонки индиго с известью немецкий химик, который дал ему название «кристалін». 1834 г. Ф. Рунге обнаружил анилин в каменноугольной смоле и назвал «кіанолом». 1841. Ю. Ф. Фрішце получил анилин в результате нагрева индиго с раствором КОН и назвал его «анилином». 1842 г. анилин получил М. М. Зинин путем восстановления нітробензену (NH 4)2SO 3 и назвал его «бензидамом». 1843. А. В. Гофман установил идентичность всех перечисленных соединений. Слово «анилин» происходит от названия одного из растений, содержащих индиго - Indigofera anil (современное международное название растения - Indigofera suffruticosa ).
Анилин - простейший ароматический амин. Амины являются более слабыми основаниями, чем аммиак, так как неразделенная электронная пара атома Азота смещается в сторону бензольного кольца, сочетаясь с р-электронами бензольного ядра.
Уменьшение электронной плотности на атоме Азота приводит к снижению способности відщеплювати протоны от слабых кислот. Поэтому анилин - слабее основание, чем алифатические амины и аммиак, взаимодействует только с сильными кислотами (HCl , H 2SO 4), а его водный раствор не окрашивает лакмус в синий цвет.
2. Получение анилина
♦ Предложите способы получения анилина.
Восстановление нитросоединений обычно используют для получения первичных аминов ароматического ряда (реакция Зинина).
Атомарный водород образуется в момент выделения в результате реакции цинка (или алюминия) с кислотой или щелочью.
Изначально анилин получали путем восстановления нітробензену молекулярным водородом; практический выход анилина не превышал 15 %. 1842 г. профессор Казанского университета Н. М. Зинин разработал более рациональный способ получения анилина восстановлением нітробензену (реакция Зинина):
В процессе взаимодействия концентрированной соляной кислоты с железом выделяется атомарный водород, более химически активный по сравнению с молекулярным.
3. Химические свойства анилина
Анилин - слабое основание. С сильными кислотами анилин способен образовывать соли.
Демонстрация 1. Взаимодействие анилина с хлоридной кислотой
Приготовим смесь анилина с водой. Добавим к смеси хлоридную кислоту. Происходит растворение анилина. В растворе образуется феніламоній хлорид, или солянокислый анилин.
Задача 1. Запишите уравнения взаимодействия анилина с серной кислотой.
Аминогруппа влияет на бензольне кольцо, вызывая увеличение подвижности атомов Водорода по сравнению с бензеном, причем, вследствие сопряжения неподеленной электронной пары с п-электронной ароматической системой, увеличивается электронная плотность в орто - и пара-положениях.
В процессе нитрования и бромирования анилин легко образует 2,4,6-трехзамещенные продукты реакции. Например, анилин энергично реагирует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-триброманіліну. Эта реакция используется для качественного и количественного определения анилина:
Демонстрация 2. Взаимодействие анилина с бромной водой, Анилин легко окисляется. На воздухе анилин буреет, вследствие действия других окислителей образует вещества разнообразной окраски. С хлорной известью CaOCl 2 дает характерное фиолетовое окрашивание. Это одна из самых чувствительных качественных реакций на анилин.
*Практическое значение имеет реакция анилина с нітритною кислотой при пониженной температуре (около 0 °С). В результате этой реакции (реакции діазотування) образуются соли диазония, которые используются в синтезе нітробарвників и ряда других соединений.
При более высокой температуре реакция происходит с выделением азота, а анилин превращается в фенол:
4. Применение анилина. Вредное воздействие на человека
1) Основная область применения анилина - синтез красителей и лекарственных средств.
Промышленное производство фиолетового красителя мовеїну на базе анилина началось в 1856 г. Путем окисления анилина хромовой смесью (K 2Cr 2O 7 + H 2SO 4) получают «анилиновый черный - краситель для ткани.
Сейчас подавляющая часть (85 %) производимого в мире анилина используется для производства метилдіізоціанатів, что в дальнейшем применяются для производства полиуретанов. Анилин также используется при производстве искусственных каучуков (9 %), гербицидов (2 %) и красителей (2 %).
Итак, анилин применяется преимущественно как полупродукт в производстве красителей, взрывчатых веществ и лекарственных средств (сульфаниламидные препараты), но учитывая ожидаемый рост объемов производства полиуретанов возможно значительное изменение картины потребителей в среднесрочной перспективе.
2) Анилин влияет на центральную нервную систему, вызывает кислородное голодание организма за счет образования в крови метгемоглобина, гемолиза и дегенеративных изменений эритроцитов. В организм анилин попадает во время дыхания, в виде паров, а также через кожу и слизистые оболочки. Всасывание через кожу усиливается в случае нагрева воздуха или употребление алкоголя.
В случае легкого отравлении анилином наблюдаются слабость, головокружение, головная боль, синюшность губ, ушных раковин и ногтей. В случае отравлений средней тяжести также наблюдаются тошнота, рвота, иногда шатание во время ходьбы, учащение пульса. Тяжелые случаи отравления являются крайне редкими.
В случае хронического отравления анилином (анілізм) возникают токсический гепатит, а также нервно-психические расстройства, расстройства сна, ухудшение памяти.
В случае отравления анилином необходимо прежде всего вывести пострадавшего из очага отравления, обмыть теплой (но не горячей!) водой. Также необходимо вдыхание кислорода с карбогеном. Кроме этого, применяют кровопускание, введение антидотов (метиленовая синь), сердечно-сосудистых средств. Следует обеспечить пострадавшему покой.
IV. Подведение итогов урока
Подводим итоги урока, оценивает работу учащихся на уроке.
V. Домашнее задание
Проработать материал параграфа, ответить на вопросы к нему, выполнить упражнения.
Творческое задание: найти информацию по теме «Влияние анилина на окружающую среду».
