АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ
ПОНЯТИЯ:
1. Азотсодержащие органические соединения – это органические соединения, в молекулах которых присутствует один или несколько атомов азота. Общие формула СхНуNz или СхНуОzNk.
К первым относятся: амины и нитрилы.
Ко вторым относятся: нитросоединения, аминокислоты, амиды карбоновых кислот и аминосложные эфиры.
2. Амины – это азотсодержащие органические соединения, в молекулах которых присутствует одна или несколько аминогрупп (–NН2), связанных с углеводородным радикалом. Общая формула: R(NН2)n.
Или -это производные аммиака, в молекуле которого один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами (–R). Делятся:
а) по природе углеводородного радикала: предельные (содержат только одинарные связи), непредельные (содержат одну или несколько двойных или тройных связей), ароматические (содержат одно или несколько ароматических колец);
б) по структуре радикала:
– первичные (аминогруппа связана только с одним углеводородным радикалом). Общая формула R–NН2;
|
|
– вторичные (аминогруппа связана с двумя углеводородными радикалами). Общая формула: (R)2NН или R–NН–R;
– третичные (аминогруппа связана с тремя углеводородными радикалами). Общая формула (R)3N.
3. Аминокислоты – это дифункциональные органические соединения, в молекулах которых присутствует две функциональные группы – карбоксильная
(–СООН) и аминогруппа (–NН2), связанные между собой углеводородным радикалом. Общая формула: NН2–R–СООН. Делятся:
а) по природе углеводородного радикала: предельные (содержат только одинарные связи), непредельные (содержат одну или несколько двойных или тройных связей), ароматические (содержат одно или несколько ароматических колец);
б) по числу функциональных групп:
– нейтральные (число аминогрупп равно числу карбоксильных группами). Общая формула
NН2–R–СООН;
– кислые (число аминогрупп меньше числа карбоксильных групп). Общая формула:
NН2–R(СООН)n;
– основные или щелочные (число аминогрупп больше, чем число карбоксильных групп). Общая формула: (NН2)nR–СООН;
*в) по положению аминогруппы:
– α-аминокислоты (аминогруппа расположена у первого углеродного атома, после карбоксильной группы). Например: СН3–С α Н(NН2)–СООН α-аминопропионовая кислота (аланин). В природе распространено двадцать основных
α-аминокислот, из которых состоят все пептиды и белки;
– β-аминокислоты (аминогруппа расположена у второго углеродного атома, после карбоксильной группы). Например: NН2–С β Н2–СН2–СООН β-аминопропионовая кислота и т.д.;
– **ω-аминокислоты (аминогруппа находится у самого дальнего атома углерода от карбоксильной группы).
|
|
4. *Нитросоединения – это азотсодержащие органические соединения, в молекулах которых присутствует одна или несколько нитрогрупп (–NO2), связанных с углеводородным радикалом. Общая формула: R(NO2)n.
5. *Нитрование – это химическая реакция образования нитросоединений с помощью нитрующей смеси (смеси концентрированных азотной и серной кислот) или чистой («дымящей») азотной кислотой (или её раствором), или оксидом азота (IV), как правило, при нагревании.
6. *Аминирование – это химическая реакция введения аминогруппы (–NН2), как правило, взаимодействием аммиака с галогенпроизводными алканов или других органических веществ.
7. **Аммонолиз – это химическая реакция разрушения связей в молекулах органических соединений под действием молекул аммиака. Например, при образовании амидов карбоновых кислот из их галогенангидридов.
8. **Нитрилы – это азотсодержащие органические вещества, в молекулах которых присутствует одна или несколько нитрильных групп (–СN), связанных с углеводородным радикалом. Общая формула: R(СN)n.
9. **Амиды карбоновых кислот – это производные карбоновых кислот, в молекулах которых гидроксил карбоксильной группы замещен на аминогруппу. Общая формула: R–СО–NН2.
10. **Карбамид (мочевина, полный амид угольной кислоты) – это бесцветное кристаллическое вещество, без запаха, хорошо растворимое в воде. Конечный продукт белкового обмена в организме человека и млекопитающих. Применяется как ценное органическое удобрение, для получения мочевиноформальдегидных пластмасс, лекарственных препаратов. Формула: NН2–СО–NН2.
11. *Биполярный ион (цвиттер-ион)аминокислот – это внутренняя соль, образованная в результате внутримолекулярного взаимодействия карбоксильной группы и аминогруппы в аминокислотах. В виде биполярного иона нейтральные аминокислоты существуют как в растворах, так и в кристаллах.
12. *Пептиды – это короткие белки, состоящие из двух или более
(≈ до 40) остатков α-аминокислот, связанных пептидной связью. Делятся на олиго- и полипептиды.
13. Пептидная (амидная) связь – это прочная ковалентная полярная связь, которая образуется при взаимодействии карбоксильной группы одной аминокислоты и аминогруппы другой аминокислоты. Её особенность – транс-расположение атомов кислорода и водорода по отношению к связи.
14. *Азотсодержащие гетероциклические соединения – это гетероциклические соединения, в циклах которых, кроме атомов углерода входят один или несколько атомов азота. Важнейшие из них: пиррол (С4Н5N), пиридин (С5Н5N), пиримидин (С4Н4N2) и пурин (С5Н4N4).
15. **Пиррол – это азотсодержащий пятичленный гетероцикл, обладающий слабыми основными свойствами. Содержится в костном масле, а также в каменноугольной смоле. Пиррольные кольца входят в состав молекул хлорофилла и гемоглобина крови. Условная формула: С4Н5N.
ИМЕННЫЕ РЕАКЦИИ:
1. *Реакция М.И.Коновалова (1888 год, Россия) – реакция нитрования алканов раствором азотной кислоты (16-18 %):
R– Н + НО – NO2 (раствор) R– NO2 + H2O
R – алкильный (углеводородный) радикал (–CnH2n+1).
2. *Реакция А.В.Гофмана (1850 год, Германия) – реакция получения алифатических аминов из галогеналканов:
R– Нal + 2NH3 R– NH2 + NH4Hal
R– NH2 + R– Нal R–NH –R + HHal
R–NH –R + R– Нal N(R)3 + HHal
3. *Реакция Н.Н.Зинина (1842 год, Россия) – реакция получения анилина восстановлением нитробензола:
С6Н5NO2 + 3Fe + 6HCl С6Н5NH2 + 2H2O + 3FeCl2
Основы заместительной
номенклатуры IUPAC для АОС
Название азотсодержащих органических соединений по заместительной номенклатуре IUPAC может состоять из двух или трёх частей – основы и суффикса или приставки, основы и суффикса. Правила их составления даны в таблице:
Приставка | Основа | Суффикс | |||||
а) здесь перечисляются все заместители (радикалы) в строгом алфавитном порядке.
б) перед каждым заместителем ставиться локант (углеродный номер). Локанты перечисляются через запятую, а затем ставится тире. в) если одинаковых заместителей несколько, то перед названием заместителя добавляется латинское числительное: 2 – ди- 3 – три- 4 – тетра- 5 – пента- 6 – гекса- 7– гепта- | а) после перечисления всех заместителей (радикалов) пишется главное слово. Это зависит от числа углеродных атомов в главной цепи: С1 – мет- С2 – эт- С3 – проп- С4 – бут- С5 – пент- С6 – гекс- С7 – гепт- С8 – окт- С9 – нон- С10 – дек- б) если главная углеродная цепь замкнута в цикл, то перед главным словом слитно пишется дополнительная приставка цикло-. | а) после написания главного слова пишутся суффиксы: – ан; – ен; – диен; – ин. После –ен, –диен или –ин ставятся локанты (кроме случаев, когда название является однозначным без локантов). 2) в зависимости от вида старшой функциональной группы (в первой колонке указано место старшинства, учитывая кислородсодержащие группы): | |||||
III | –СО–NH2 | –амид | |||||
IV | –С≡N | –нитрил | |||||
VIII | –NH2 | –амин | |||||
После –амин ставится локант (кроме случаев, когда название является однозначным без локантов). |
АЛГОРИТМ построения
названиЙ АОС по заместительной номенклатуре IUPAC
1) Выбирается главная углеродная цепь (соединение-основа). Ею является наиболее длинная углеродная цепь, в которой присутствует (подпункты расположены в порядке уменьшения старшинства):
а) максимальное количество старших функциональных групп;
б) максимальное количество двойных или тройных связей;
в) наибольшее число заместителей (радикалов).
2) Выбранная цепь нумеруется, т.е. необходимо найти начало и конец выбранной углеродной цепи и проставить локанты (углеродные номера). Для этого минимальный локант присваивается углеродному атому, к которому (подпункты расположены в порядке уменьшения старшинства):
а) ближе старшая функциональная группа;
|
|
б) ближе двойная или тройная связь;
б) ближе заместитель;
в) ближе углеродный атом, у которого два заместителя;
г) ближе заместитель – первый в алфавитном порядке.
Всегда должно выполняться правило: сумма локантов заместителей должна быть минимальной.
3) составляется приставка(префикс); 4) составляется основа (главное слово); 5) составляется суффикс. | составляется по таблице на стр. 74 |
Примеры:
3–хлорпентен–4–амин–2 | |
3–аминопентановая кислота |