Влияние фенила на аминогруппу на примере анилина. Анилин - представитель ароматических аминов, его практическое применение

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.

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».

Строение анилина

Простейший представитель класса ароматических аминов - анилин. Это маслянистая жидкость, немного растворимая в воде (рис. 1).

Рис. 1. Анилин

Некоторые другие ароматические амины (рис. 2):

орто-толуидин 2-нафтиламин 4-аминобифенил

Рис. 2. Ароматические амины

Как отражается на свойствах вещества сочетание бензольного кольца и заместителя, имеющего неподеленную электронную пару? Электронная пара азота втягивается в ароматическую систему (рис. 3):

Рис. 3. Ароматическая система

К чему это приводит?

Основные свойства анилина

Электронная пара анилина «втянута» в общую ароматическую систему, и электронная плотность на азоте анилина понижена. Значит, анилин будет более слабым основанием, чем амины и аммиак. Анилин не меняет окраску лакмуса и фенолфталеина.

Электрофильное замещение в анилине

Повышенная электронная плотность в бензольном кольце (за счет втягивания электронной пары азота) приводит к облегчению электрофильного замещения, особенно в орто - и пара-положениях.

Анилин реагирует с бромной водой, при этом сразу образуется

2,4,6-триброманилин - белый осадок (качественная реакция на анилин и другие аминбензолы).

Вспомним: бензол взаимодействует с бромом только в присутствии катализатора (рис. 4).

Рис. 4. Взаимодействие анилина с бромом

Окисление анилина

Высокая электронная плотность в бензольном кольце облегчает окисление анилина. Анилин обычно окрашен в коричневый цвет из-за того, что часть его окисляется кислородом воздуха даже в нормальных условиях.

Применение анилина и аминов

Из продуктов окисления анилина получают анилиновые красители, отличающиеся стойкостью и яркостью.

Из анилина и аминов получают применяющиеся для местного наркоза анестезин и новокаин; противобактериальное средство стрептоцид; популярное обезболивающее и жаропонижающее средство парацетамол (рис. 5):

Анестезин новокаин

стрептоцид парацетамол

(пара-аминобензолсульфамид (пара-ацетоаминофенол)

Рис. 5. Производные анилина

Анилин и амины - сырье для производства пластмасс, фотореактивов, взрывчатых веществ. Взрывчатое вещество гексил (гексанитродифениламин) (рис. 6):

Рис. 6. Гексил

Получение анилина и аминов

1. Нагревание галогеналканов с аммиаком или менее замещенными аминами (реакция Гофмана).

СН3Br + NH3 = CH3NH2 + HBr (правильнее CH3NH3Br);

СH3NH2 + CH3Br = (CH3)2NH + HBr (правильнее (CH3)2NH2Br);

(CH3)2NH + CH3Br = (CH3)3N + HBr (правильнее (CH3)3NHBr).

2. Вытеснение аминов из их солей нагреванием со щелочами:

CH3NH3Cl + KOH = CH3NH2- + KCl + H2O.

3. Восстановление нитро соединений (реакция Зинина):

С6Н5NO2 + 3Fe + 6HCl = C6H5NH2 + 3FeCl2 + 2H2O;

С6Н5NO2 + 3H2 С6Н5NH2 + 2H2O.

Подведение итога урока

На данном уроке была рассмотрена тема «Особенности свойств анилина. Получение и применение аминов». На этом занятии вы изучили особенности свойств анилина, обусловленные взаимным влиянием ароматической структуры и атома, присоединённого к ароматическому кольцу. Также рассмотрели способы получения аминов и области их применения.

Список литературы

Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - 14-е издание. - М.: Просвещение, 2012. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. - М.: Дрофа, 2008. - 463 с. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. - М.: Дрофа, 2010. - 462 с. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. - 4-е изд. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. - 278 с.

Домашнее задание

№№ 5, 8 (с. 14) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - 14-е издание. - М.: Просвещение, 2012. Сравните свойства аминов предельного ряда и анилина. На примере анилина объясните сущность влияния атомов в молекуле.

Органическая химия. Сайт о химии. Интернет-портал promobud.

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

Аминами называются производные аммиака, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами:

CH 3 – NH 2 C 2 H 5 – NH 2 C 3 H 7 – NH 2

метиламин этиламин пропиламин

Группа - NH 2 называется аминогруппой . Амины – органические основания.

Наибольшее практическое значение имеет ароматический амин анилин. Анилин C 6 H 5 – NH 2 (фениламин)

Анилин представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит. Анилин более слабое основание, чем амины предельного ряда.

Основные свойства анилина:

а) ароматический амин – анилин имеет большое практическое значение;

б) анилин C 6 H 5 NH 2 – 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: + + Сl - + Nа + + ОН - > Н 2 О + С 6 Н 5 NН 2 + Nа + + СI - . Здесь выражено влияние ароматического радикала фенила – С 6 Н 5 .

4. В анилине C 6 H 5 NH 2 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.

Химические свойства

Для анилина характерны реакции как по аминогруппе, так и по бензольному кольцу. Особенности этих реакций обусловлены взаимным влиянием атомов.

С одной стороны, бензольное кольцо ослабляет основные свойства аминогруппы по сравнению алифатическими аминами. С другой стороны, под влиянием аминогруппы бензольное кольцо становится более активным в реакциях замещения, чем бензол.
1. Анилин энергично реагирует с бромной водой с образованием

2,4,6-триброманилина (белый осадок). Эта реакция может использоваться для качественного определения анилина:

2. Анилин взаимодействует с кислотами с образованием солей:

C 6 H 5 –NH 2 + HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl (хлорид фениламмония)

2C 6 H 5 –NH 2 + H 2 SO 4 → (C 6 H 5 NH 3) 2 SO 4 (сульфат фениламмония)

Получение анилина в промышленности основано на реакции восстановления нитробензола, которую открыл русский учёный Н. Н. Зинин. Нитробензол восстанавливают в присутствии чугунных стружек и соляной кислоты. Вначале выделяется атомарный водород, который и взаимодействует с нитробензолом.

Fe + 2HCl → FeCl 2 + 2H

C 6 H 5 –NO 2 + 6H → C 6 H 5 –NH 2 + 2H 2 O

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:

С 6 Н 5 -NO 2 + 6Н > С 6 Н 5 -NН 2 + 2Н 2 О;

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.