Amine SVIP

1. KHÁI NIỆM VÀ CẤU TRÚC

➤ Khái niệm và cách phân loại amine

Amine là hợp chất được hình thành khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hydrogen trong phân tử ammonia bằng gốc hydrocarbon.

Ví dụ: CH₃NH₂, CH₃NHCH₃,...

Amine thường được phân loại theo bậc và theo gốc hydrocarbon.

- Bậc của amine được tính bằng số gốc hydrocarbon liên kết trực tiếp với nguyên tử nitrogen

- Amine có nguyên tử nitrogen liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon của vòng benzene gọi là arylamine, nguyên tử nitrogen liên kết với gốc alkyl gọi là alkylamine.

➤ Đặc điểm cấu tạo, hình dạng phân tử methylamine và aniline

Nguyên tử nitrogen trong phân tử amine tạo ba liên kết cộng hóa trị với hydrogen hoặc gốc hydrocarbon và có một cặp electron hóa trị riêng.

Cấu trúc phân tử ammonia, methylamine, aniline

Mô hình phân tử của methylamine (a) và aniline (b)

2. ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP

Khi thay đổi mạch carbon, vị trí nhóm chức hoặc số nhóm thế liên kết với nguyên tử nitrogen thu được các đồng phân amine.

- Tên của amine theo danh pháp gốc - chức:

- Tên của amine theo danh pháp thay thế:

- Amine bậc một:

- Amine bậc hai:

- Amine bậc ba:

Ví dụ: Amine ứng với công thức phân tử C₄H₁₁N có các công thức cấu tạo, tên gốc – chức (màu đỏ) và tên thay thế (màu xanh dương) như sau:

3. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Amine có nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon có phân tử khối tương đương.

- Methylamine, ethylamine, dimethylamine và trimethylamine là các chất khí có mùi tanh hoặc mùi khai.

- Amine có khối lượng phân tử nhỏ tan tốt trong nước, độ tan giảm khi số nguyên tử carbon tăng. Aniline là chất lỏng, ít tan trong nước.

4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

➤ Tính base của nhóm NH₂

Amine có tính base do nguyên tử nitrogen mang một cặp electron hoá trị riêng

\(RNH_2+H_2O⇌RNH_3^++OH^-\)

⚡ THÍ NGHIỆM (Tính base của methylamine)

- Phản ứng với chất chỉ thị

Nhỏ một giọt dung dịch methylamine lên mẩu giấy quỳ tím đặt trên đĩa thủy tinh

- Phản ứng với dung dịch acid

Bước 1: Thêm vài giọt phenolphthalein vào ống nghiệm chứa 2 mL dung dịch methylamine.

Bước 2: Nhỏ từ từ 2 mL dung dịch HCl vào ống nghiệm, lắc đều.

- Phản ứng với dung dịch muối

Thêm khoảng 3 mL dung dịch methylamine vào ống nghiệm chứa  khoảng 1 mL dung dịch FeCl₃ và lắc đều.

Phương trình hóa học của các phản ứng:

\(CH_3NH_2+HCl\rightarrow CH_3NH_3Cl\)

\(FeCl_3+3CH_3NH_2+3H_2O\rightarrow Fe\left(OH\right)_3\downarrow+3CH_3NH_3Cl\)

Tính base của aniline yếu hơn methylamine và dung dịch aniline không làm đổi màu quỳ tím.

➤ Phản ứng với nitrous acid (H-O-N=O)

- Ở nhiệt độ thường, các alkylamine bậc một có thể tác dụng với nitrous acid tạo thành alcohol và giải phóng khí nitrogen.

- Ở nhiệt độ thấp (0 - 5 ^oC), aniline tác dụng với nitrous acid tạo thành muối diazonium.

Ví dụ: Ethylamine phản ứng với HNO₂, sinh ra nitrogen và ethanol.

\(C_2H_5NH_2+HNO_2\rightarrow C_2H_5OH+N_2\uparrow+H_2O\)

Ví dụ: Aniline phản ứng với HNO₂ ở nhiệt độ thấp (0 - 5 ^oC) sinh ra muối diazonium.

\(C_6H_5NH_2+HNO_2+HCl\overset{0-5^oC}{\rightarrow}\left[C_6H_5N_2\right]^+Cl^-+2H_2O\)

➤ Phản ứng ở nhân thơm của aniline

Do ảnh hưởng của nhóm –NH₂, aniline dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzene hơn so với benzene, ưu tiên thế vào các vị trí ortho và para so với nhóm NH₂.

⚡THÍ NGHIỆM (Phản ứng của aniline với nước bromine)

Thêm khoảng 2 mL dung dịch aniline vào ống nghiệm chứa  khoảng 1 mL nước bromine.

➤ Phản ứng tạo phức của methylamine hoặc ethylamine

Dung dịch methylamine hòa tan được kết tủa Cu(OH)₂, tạo thành dung dịch có màu xanh lam là phức chất của methylamine với Cu²⁺.

\(Cu\left(OH\right)_2+4CH_3NH_2\rightarrow\left[Cu\left(CH_3NH_2\right)_4\right]\left(OH\right)_2\)

⚡ THÍ NGHIỆM (Methylamine phản ứng tạo phức với Cu(OH)₂)

Bước 1: Cho khoảng 0,5 mL dung dịch CuSO₄ vào ống nghiệm.

Bước 2: Thêm từ từ khoảng 4 mL dung dịch methylamine vào ống nghiệm, lắc đều.

5. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

➤ Ứng dụng của amine

Alkylamine được ứng dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu, dược phẩm, chất hoạt động bề mặt, polymer,...

Aniline là nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất phẩm nhuộm, dược phẩm (như paracetamol, sulfonamide), polymer,...

➤ Phương pháp điều chế amine

Khử hợp chất nitro

Ammonia tác dụng với dẫn xuất halogen tạo ra alkylamine.

Ví dụ: 

\(C_6H_5NO_2+6\left[H\right]\xrightarrow[t^o]{Fe+HCl}C_6H_5NH_2+2H_2O\)

Alkylamine hóa ammonia

Arylamine được điều chế bằng cách dùng kim loại (Fe, Zn) khử hợp chất nitrobenzene trong dung dịch HCl.

Ví dụ: 

\(NH_3\xrightarrow[-HBr]{+CH_3Br}NH_2\left(CH_3\right)\xrightarrow[-HBr]{+CH_3Br}NH\left(CH_3\right)_2\xrightarrow[-HBr]{+CH_3Br}N\left(CH_3\right)_3\)