Εφαρμογή αμινών και ανιλίνης. Ανιλίνη, ιδιότητες, παραγωγή, εφαρμογή. Παραγωγή αμινών σε βιομηχανικές συνθήκες

10.07.2023Επικεφαλίδα: Διάλυμα

Η δομή της ανιλίνης

Ο απλούστερος εκπρόσωπος της κατηγορίας των αρωματικών αμινών είναι η ανιλίνη. Είναι ένα ελαιώδες υγρό, ελαφρώς διαλυτό στο νερό (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Ανιλίνη

Μερικές άλλες αρωματικές αμίνες (Εικόνα 2):

ορθο-τολουιδίνη 2-ναφθυλαμίνη 4-αμινοδιφαινυλ

Ρύζι. 2. Αρωματικές αμίνες

Πώς επηρεάζει τις ιδιότητες μιας ουσίας ο συνδυασμός ενός δακτυλίου βενζολίου και ενός υποκαταστάτη που έχει ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων; Το ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου έλκεται στο αρωματικό σύστημα (Εικ. 3):

Ρύζι. 3. Σύστημα αρώματος

Σε τι οδηγεί αυτό;

Βασικές ιδιότητες της ανιλίνης

Το ζεύγος ηλεκτρονίων της ανιλίνης «έλκεται» στο γενικό αρωματικό σύστημα και η πυκνότητα ηλεκτρονίων στο άζωτο της ανιλίνης μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι η ανιλίνη θα είναι πιο αδύναμη βάση από τις αμίνες και την αμμωνία. Η ανιλίνη δεν αλλάζει το χρώμα της λακκούβας και της φαινολοφθαλεΐνης.

Ηλεκτρόφιλη υποκατάσταση σε ανιλίνη

Η αυξημένη πυκνότητα ηλεκτρονίων στον βενζολικό δακτύλιο (λόγω της απορρόφησης ενός ζεύγους ηλεκτρονίων αζώτου) οδηγεί σε ευκολότερη ηλεκτρονιακή υποκατάσταση, ειδικά στις θέσεις ορθο και παρά.

Η ανιλίνη αντιδρά με βρωμιούχο νερό,σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται αμέσως

2,4,6-τριβρωμοανιλίνη - λευκό ίζημα (ποιοτική αντίδραση σε ανιλίνη και άλλα αμινοβενζόλια).

Ας θυμηθούμε: το βενζόλιο αντιδρά με το βρώμιο μόνο παρουσία καταλύτη (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Αντίδραση ανιλίνης με βρώμιο

Οξείδωση ανιλίνης

Η υψηλή πυκνότητα ηλεκτρονίων στον δακτύλιο βενζολίου διευκολύνει την οξείδωση της ανιλίνης. Η ανιλίνη έχει συνήθως καφέ χρώμα λόγω του γεγονότος ότι μέρος της οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο ακόμη και υπό κανονικές συνθήκες.

Εφαρμογή ανιλίνης και αμινών

Από τα προϊόντα οξείδωσης της ανιλίνης, λαμβάνονται βαφές ανιλίνης, οι οποίες διακρίνονται για την αντοχή και τη φωτεινότητά τους.

Η αναισθησία και η νοβοκαΐνη, που χρησιμοποιούνται για τοπική αναισθησία, λαμβάνονται από ανιλίνη και αμίνες. αντιβακτηριακός παράγοντας στρεπτοκτόνο? το δημοφιλές αναλγητικό και αντιπυρετικό φάρμακο παρακεταμόλη (Εικ. 5):

Anestezin novocaine

στρεπτοκτόνο παρακεταμόλη

(παρα-αμινοβενζολοσουλφαμίδιο (παρα-ακετοαμινοφαινόλη)

Ρύζι. 5. Παράγωγα ανιλίνης

Η ανιλίνη και οι αμίνες είναι πρώτες ύλες για την παραγωγή πλαστικών, φωτοαντιδραστηρίων και εκρηκτικών. Εκρηκτικό εξύλιο (εξανιτροδιφαινυλαμίνη) (Εικ. 6):

Ρύζι. 6. Εξυλ

Παρασκευή ανιλίνης και αμινών

1. Θέρμανση αλογονοαλκανίων με αμμωνία ή λιγότερο υποκατεστημένες αμίνες (αντίδραση Hoffmann).

CH3Br + NH3 = CH3NH2 + HBr (πιο σωστά CH3NH3Br);

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

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

2. Μετατόπιση αμινών από τα άλατά τους με θέρμανση με αλκάλια:

CH3NH3Cl + KOH = CH3NH2- + KCl + H2O.

3. Αναγωγή νιτροενώσεων (αντίδραση ζινίνης):

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

С6Н5NO2 + 3H2 С6Н5NH2 + 2H2O.

Συνοψίζοντας το μάθημα

Αυτό το μάθημα κάλυψε το θέμα «Χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων της ανιλίνης. Παρασκευή και χρήση αμινών». Σε αυτό το μάθημα, μελετήσατε τις ιδιότητες της ανιλίνης, οι οποίες καθορίζονται από την αμοιβαία επίδραση της αρωματικής δομής και του ατόμου που συνδέεται με τον αρωματικό δακτύλιο. Εξετάσαμε επίσης μεθόδους για την παραγωγή αμινών και τους τομείς εφαρμογής τους.

Αναφορές

Rudzitis G. E., Feldman F. G. Chemistry: Organic chemistry. 10η τάξη: σχολικό βιβλίο για εκπαιδευτικά ιδρύματα: βασικό επίπεδο / Γ. Ε. Ρουτζίτης, Φ. Γ. Φέλντμαν. - 14η έκδοση. - Μ.: Εκπαίδευση, 2012. Χημεία. 10η τάξη. Επίπεδο προφίλ: ακαδημαϊκό. για γενική εκπαίδευση ιδρύματα/ V.V.Eremin, N.E.Lunin, A.V. - M.: Bustard, 2008. - 463 σελ. Χημεία. 11η τάξη. Επίπεδο προφίλ: ακαδημαϊκό. για γενική εκπαίδευση ιδρύματα/ V.V.Eremin, N.E.Lunin, A.V. - M.: Bustard, 2010. - 462 σελ. Khomchenko G. P., Khomchenko I. G. Συλλογή προβλημάτων στη χημεία για υποψήφιους στα πανεπιστήμια. - 4η έκδ. - M.: RIA "New Wave": Εκδότης Umerenkov, 2012. - 278 σελ.

Σχολική εργασία στο σπίτι

Νο 5, 8 (σελ. 14) Rudzitis G. E., Feldman F. G. Chemistry: Organic chemistry. 10η τάξη: εγχειρίδιο για ιδρύματα γενικής εκπαίδευσης: βασικό επίπεδο / Γ. Ε. Ρουτζίτης, Φ. Γ. Φέλντμαν. - 14η έκδοση. - Μ.: Εκπαίδευση, 2012. Συγκρίνετε τις ιδιότητες των αμινών περιοριστικής σειράς και της ανιλίνης. Χρησιμοποιώντας την ανιλίνη ως παράδειγμα, εξηγήστε την ουσία της επίδρασης των ατόμων σε ένα μόριο.

Οργανική χημεία. Ιστοσελίδα για τη χημεία. Διαδικτυακή πύλη promobud.

Aminamiονομάζονται παράγωγα αμμωνίας, στα μόρια των οποίων ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου αντικαθίστανται από ρίζες υδρογονάνθρακα:

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

μεθυλαμίνη αιθυλαμίνη προπυλαμίνη

Ομάδα - NH 2κάλεσε αμινομάδα. Οι αμίνες είναι οργανικές βάσεις.

Η αρωματική αμίνη έχει τη μεγαλύτερη πρακτική σημασία ανιλίνη. Ανιλίνη C 6 H 5 – NH 2(φαινυλαμίνη)

Η ανιλίνη είναι ένα άχρωμο ελαιώδες υγρό με χαρακτηριστική οσμή. Στον αέρα οξειδώνεται γρήγορα και αποκτά κόκκινο-καφέ χρώμα. Δηλητηριώδης. Η ανιλίνη είναι πιο αδύναμη βάση από τις περιοριστικές αμίνες.

Κύριες ιδιότητες της ανιλίνης:

α) η αρωματική αμίνη - η ανιλίνη έχει μεγάλη πρακτική σημασία.

β) η ανιλίνη C 6 H 5 NH 2 είναι ένα άχρωμο υγρό που είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό.

γ) έχει ανοιχτό καφέ χρώμα κατά τη μερική οξείδωση στον αέρα.

δ) η ανιλίνη είναι πολύ δηλητηριώδης.

Οι βασικές ιδιότητες της ανιλίνης είναι πιο αδύναμες από αυτές της αμμωνίας και των περιοριστικών αμινών.

1. Η ανιλίνη δεν αλλάζει το χρώμα της λακκούβας, αλλά όταν αλληλεπιδρά με οξέα σχηματίζει άλατα.

2. Εάν προστεθεί πυκνό υδροχλωρικό οξύ στην ανιλίνη, εμφανίζεται εξώθερμη αντίδραση και μετά την ψύξη του μείγματος, μπορεί να παρατηρηθεί ο σχηματισμός κρυστάλλων αλάτων: + Cl - – χλωριούχο φαινυλαμμώνιο.

3. Εάν ένα διάλυμα χλωριούχου φαινυλαμμωνίου υποβληθεί σε επεξεργασία με διάλυμα αλκαλίου, τότε θα απελευθερωθεί ξανά ανιλίνη: + + Cl - + Na + + OH - > H 2 O + C 6 H 5 NH 2 + Na + + CI - . Η επίδραση της αρωματικής ρίζας φαινυλίου – C 6 H 5 – εκφράζεται εδώ.

4. Στην ανιλίνη C 6 H 5 NH 2 ο δακτύλιος βενζολίου εκτοπίζει το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου της αμινομάδας προς τον εαυτό του. Ταυτόχρονα, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων στο άζωτο μειώνεται και δεσμεύει το ιόν υδρογόνου ασθενέστερα, πράγμα που σημαίνει ότι οι ιδιότητες της ουσίας ως βάσης εκδηλώνονται σε μικρότερο βαθμό.

5. Η αμινομάδα επηρεάζει τον δακτύλιο βενζολίου.

6. Το βρώμιο σε υδατικό διάλυμα δεν αντιδρά με το βενζόλιο.

Χημικές ιδιότητες

Η ανιλίνη χαρακτηρίζεται από αντιδράσεις τόσο στην αμινομάδα όσο και στον δακτύλιο βενζολίου. Τα χαρακτηριστικά αυτών των αντιδράσεων οφείλονται σε αμοιβαία επιρροήάτομα.

Από τη μία πλευρά, ο δακτύλιος βενζολίου αποδυναμώνει τις βασικές ιδιότητες της αμινομάδας σε σύγκριση με τις αλειφατικές αμίνες. Από την άλλη πλευρά, υπό την επίδραση της αμινομάδας, ο δακτύλιος βενζολίου γίνεται πιο ενεργός σε αντιδράσεις υποκατάστασης από το βενζόλιο.
1. Η ανιλίνη αντιδρά έντονα με βρωμιούχο νερό για να σχηματιστεί

2,4,6-τριβρωμοανιλίνη(λευκό ίζημα). Αυτή η αντίδραση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ποιοτικό προσδιορισμό της ανιλίνης:

2. Η ανιλίνη αντιδρά με οξέα για να σχηματίσει άλατα:

C 6 H 5 –NH 2 + HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl (χλωριούχο φαινυλαμμώνιο)

2C 6 H 5 –NH 2 + H 2 SO 4 → (C 6 H 5 NH 3) 2 SO 4 (θειικό φαινυλαμμώνιο)

Παραλαβή Η ανιλίνη στη βιομηχανία βασίζεται στην αντίδραση αναγωγής του νιτροβενζολίου, η οποία ανακαλύφθηκε από τον Ρώσο επιστήμονα N. N. Zinin. Το νιτροβενζόλιο ανάγεται παρουσία χυτοσιδήρου και υδροχλωρικού οξέος. Πρώτον, απελευθερώνεται ατομικό υδρογόνο, το οποίο αλληλεπιδρά με το νιτροβενζόλιο.

Fe + 2HCl → FeCl 2 + 2H

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

Μέθοδοι χρήσης ανιλίνης:

1) η ανιλίνη είναι ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα της χημικής βιομηχανίας.

2) είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυάριθμων βαφών ανιλίνης.

3) Η ανιλίνη χρησιμοποιείται στην παραγωγή φαρμακευτικών ουσιών, όπως σουλφοναμιδικά φάρμακα, εκρηκτικά, υψηλού μοριακού χαρακτήρα ενώσεις κ.λπ. Ανακάλυψη από τον καθηγητή του Πανεπιστημίου Καζάν Ν.Ν. Ζινίν (1842) προσιτό τρόπολήψη ανιλίνης είχε μεγάλη αξίαγια την ανάπτυξη της χημείας και της χημικής βιομηχανίας.

1. Η βιομηχανία της οργανικής σύνθεσης ξεκίνησε με την παραγωγή βαφών.

2. Η ευρεία ανάπτυξη αυτής της παραγωγής κατέστη δυνατή με βάση τη χρήση της αντίδρασης για την παραγωγή ανιλίνης, γνωστή πλέον στη χημεία ως αντίδραση Ζινίνης.

Χαρακτηριστικά της αντίδρασης του Zinin:

1) αυτή η αντίδραση συνίσταται στην αναγωγή του νιτροβενζολίου και εκφράζεται με την εξίσωση:

C6H5-NO2 + 6H > C6H5-NH2 + 2H2O;

2) μια κοινή βιομηχανική μέθοδος για την παραγωγή ανιλίνης είναι η αναγωγή του νιτροβενζολίου με μέταλλα, για παράδειγμα σίδηρο (τορνεύματα από χυτοσίδηρο), σε όξινο περιβάλλον.

3) η αποκατάσταση των νιτροενώσεων της κατάλληλης δομής είναι γενική μέθοδοςλήψη αμινών.

Κύριες ιδιότητες της ανιλίνης:

α) η αρωματική αμίνη - η ανιλίνη έχει μεγάλη πρακτική σημασία.

β) η ανιλίνη C 6 H 5 NH 2 είναι ένα άχρωμο υγρό που είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό.

γ) έχει ανοιχτό καφέ χρώμα κατά τη μερική οξείδωση στον αέρα.

δ) η ανιλίνη είναι πολύ δηλητηριώδης.

Οι βασικές ιδιότητες της ανιλίνης είναι πιο αδύναμες από αυτές της αμμωνίας και των περιοριστικών αμινών.

1. Η ανιλίνη δεν αλλάζει το χρώμα της λακκούβας, αλλά όταν αλληλεπιδρά με οξέα σχηματίζει άλατα.

3. Εάν ένα διάλυμα χλωριούχου φαινυλαμμωνίου υποβληθεί σε επεξεργασία με διάλυμα αλκαλίου, τότε η ανιλίνη θα απελευθερωθεί ξανά: [C 6 H 5 NH 3 ] + + Cl - + Na + + OH - → H 2 O + C 6 H 5 NH 2 + Na + + CI - . Η επίδραση της αρωματικής ρίζας φαινυλίου – C 6 H 5 – εκφράζεται εδώ.

4. Στην ανιλίνη C 6 H 5 NH 2 ο δακτύλιος βενζολίου εκτοπίζει το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων της αμινομάδας του αζώτου προς τον εαυτό του. Ταυτόχρονα, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων στο άζωτο μειώνεται και δεσμεύει το ιόν υδρογόνου ασθενέστερα, πράγμα που σημαίνει ότι οι ιδιότητες της ουσίας ως βάσης εκδηλώνονται σε μικρότερο βαθμό.

5. Η αμινομάδα επηρεάζει τον δακτύλιο βενζολίου.

6. Το βρώμιο σε υδατικό διάλυμα δεν αντιδρά με το βενζόλιο.

Μέθοδοι χρήσης ανιλίνης:

1) ανιλίνη– ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα της χημικής βιομηχανίας·

2) είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυάριθμων βαφών ανιλίνης.

3) Η ανιλίνη χρησιμοποιείται στην παραγωγή φαρμακευτικών ουσιών, όπως σουλφοναμιδικά φάρμακα, εκρηκτικά, υψηλού μοριακού χαρακτήρα ενώσεις κ.λπ. Ανακάλυψη από τον καθηγητή του Πανεπιστημίου Καζάν Ν.Ν. Το Zinin (1842) μια προσιτή μέθοδος για την παραγωγή ανιλίνης είχε μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη της χημείας και της χημικής βιομηχανίας.

1. Η βιομηχανία της οργανικής σύνθεσης ξεκίνησε με την παραγωγή βαφών.

2. Η ευρεία ανάπτυξη αυτής της παραγωγής κατέστη δυνατή με βάση τη χρήση της αντίδρασης για την παραγωγή ανιλίνης, γνωστή πλέον στη χημεία ως Οι αντιδράσεις του Ζινίν.

Χαρακτηριστικά της αντίδρασης του Zinin:

1) αυτή η αντίδραση συνίσταται στην αναγωγή του νιτροβενζολίου και εκφράζεται με την εξίσωση:

C6H5-NO2 + 6H → C6H5-NH2 + 2H2O;

3) η αναγωγή των νίτρο ενώσεων της κατάλληλης δομής είναι μια γενική μέθοδος για τη λήψη αμινών.

74. Αμινοξέα

Δομή και φυσικές ιδιότητες.

1.Αμινοξέα- πρόκειται για ουσίες των οποίων τα μόρια περιέχουν τόσο μια αμινομάδα NH 2 όσο και μια καρβοξυλική ομάδα - COOH.

Για παράδειγμα: το NH2-CH2-COOH είναι αμινοοξικό οξύ, το CH3-CH(NH2)-COOH είναι αμινοπροπιονικό οξύ.

2. Αμινοξέα- Πρόκειται για άχρωμες κρυσταλλικές ουσίες διαλυτές στο νερό.

3. Πολλά αμινοξέα έχουν γλυκιά γεύση.

4. Τα αμινοξέα μπορούν να θεωρηθούν ως καρβοξυλικά οξέα, στα μόρια των οποίων το άτομο υδρογόνου στη ρίζα αντικαθίσταται από μια αμινομάδα. Σε αυτή την περίπτωση, η αμινομάδα μπορεί να βρίσκεται σε διαφορετικά άτομα άνθρακα, γεγονός που προκαλεί έναν από τους τύπους ισομερισμού των αμινοξέων.

Μερικοί εκπρόσωποι αμινοξέων:

1) αμινοοξικό οξύ H2N-CH2-COOH;

2) αμινοπροπιονικό οξύ H2N-CH2-CH2-COOH;

3) αμινοβουτυρικό οξύ H2N-CH2-CH2-CH2-COOH;

4) αμινοβαλερικό οξύ H2N-(CH2)4-COOH;

5) αμινοκαπροϊκό οξύ H2N-(CH2)5-COOH.

5. Όσο περισσότερα άτομα άνθρακα σε ένα μόριο αμινοξέος, τόσο περισσότερα ισομερή μπορεί να υπάρχουν με διαφορετικές θέσεις της αμινομάδας σε σχέση με την καρβοξυλομάδα.

6. Έτσι ώστε η θέση της ομάδας – NH 2 σε σχέση με το καρβοξυλικό να μπορεί να υποδεικνύεται στα ονόματα των ισομερών, τα άτομα άνθρακα στο μόριο αμινοξέος χαρακτηρίζονται διαδοχικά με γράμματα του ελληνικού αλφαβήτου: α) α-αμινοκαπροϊκό οξύ. β) β-αμινοκαπροϊκό οξύ.

Χαρακτηριστικά της δομής των αμινοξέωνσυνίστανται σε ισομέρεια, η οποία μπορεί επίσης να οφείλεται στη διακλάδωση του ανθρακικού σκελετού, καθώς και στη δομή της ανθρακικής αλυσίδας του.

Μέθοδοι χρήσης αμινοξέων:

1) Τα αμινοξέα είναι ευρέως κατανεμημένα στη φύση.

2) Τα μόρια αμινοξέων είναι τα δομικά στοιχεία από τα οποία δομούνται όλες οι φυτικές και ζωικές πρωτεΐνες. Τα αμινοξέα που είναι απαραίτητα για την οικοδόμηση των πρωτεϊνών του σώματος λαμβάνονται από ανθρώπους και ζώα ως μέρος των πρωτεϊνών των τροφίμων.

3) τα αμινοξέα συνταγογραφούνται για σοβαρή εξάντληση, μετά από σοβαρές επεμβάσεις.

4) χρησιμοποιούνται για τη διατροφή ασθενών, παρακάμπτοντας τη γαστρεντερική οδό.

5) Τα αμινοξέα είναι απαραίτητα ως θεραπευτικός παράγοντας για ορισμένες ασθένειες (για παράδειγμα, το γλουταμικό οξύ χρησιμοποιείται για νευρικές παθήσεις, η ιστιδίνη για τα έλκη στομάχου).

6) ορισμένα αμινοξέα χρησιμοποιούνται στη γεωργία για τη διατροφή των ζώων, γεγονός που έχει θετική επίδραση στην ανάπτυξή τους.

7) έχουν τεχνική σημασία: τα αμινοκαπροϊκά και αμινοενανθικά οξέα σχηματίζουν συνθετικές ίνες - capron και enanth.

Στόχοι μαθήματος:χρησιμοποιήστε το παράδειγμα της ανάλυσης για να εμπεδώσετε τις γνώσεις των μαθητών σχετικά με χημικές ιδιότητεςαχ αμίνες? δώστε μια ιδέα για αρωματικές αμίνες. δείχνουν την πρακτική σημασία της ανιλίνης ως το σημαντικότερο προϊόν της χημικής βιομηχανίας.

Εξοπλισμός:στον πίνακα επίδειξης - ανιλίνη, νερό, φαινολοφθαλεΐνη, υδροχλωρικό οξύ, αλκαλικό διάλυμα, δοκιμαστικοί σωλήνες.

Η ανιλίνη μελετάται για να διευκρινιστεί η γενική έννοια των αμινών και ως ο σημαντικότερος εκπρόσωπος αυτής της κατηγορίας ενώσεων.

Από αυτή την άποψη, το μάθημα μπορεί να διεξαχθεί με τη μορφή ιστορίας με τη μέγιστη συμμετοχή των μαθητών για να συζητήσουν εργασίες και ερωτήσεις:

Να ονομάσετε τις ομόλογες σειρές υδρογονανθράκων και να αναφέρετε τα χαρακτηριστικά της δομής τους.

Τι ουσίες είναι οι αμίνες;

Ποια είναι η φόρμουλα μιας αρωματικής αμίνης;

Πώς να αποδείξετε ότι η ανιλίνη παρουσιάζει βασικές ιδιότητες; Να γράψετε μια εξίσωση για τη χημική αντίδραση.

Στη συνέχεια, εφιστάται η προσοχή των μαθητών στην αντίδραση μεταξύ ανιλίνης και βρωμίου, χωρίς να σταθώ στην επίδραση της αμινομάδας στον δακτύλιο βενζολίου, αλλά μόνο να τονίσουμε ότι τα δομικά χαρακτηριστικά του μορίου ανιλίνης καθιστούν δυνατή τη διεξαγωγή αυτής της αντίδρασης.

Σχετικά με την παραγωγή και χρήση ανιλίνης για την παρασκευή βαφών, διαφόρων φαρμακευτικών προϊόντων, φωτοαντιδραστηρίων, εκρηκτικών, πλαστικών κ.λπ. λέει ο δάσκαλος.

Σε αυτό το μάθημα, κατά τη γνώμη μας, είναι σκόπιμο να σημειωθεί στην ιστορία για την παραγωγή και τη χρήση της ανιλίνης και τοξικές επιδράσειςεκπομπές τόσο της παραγωγής όσο και των παραπροϊόντων όταν χρησιμοποιούνται αμινοενώσεις.

Αναλυτικό σχέδιο μαθήματος

Κατά τη μελέτη αυτού του θέματος, είναι απαραίτητο να εδραιωθεί η βασική ιδέα σχετικά με την ανάπτυξη των οργανικών ουσιών και τους λόγους που προκαλούν την ποικιλομορφία τους. εμβαθύνουν την έννοια των ομοιοπολικών δεσμών χρησιμοποιώντας παραδείγματα αμινών. να επεκτείνει τις γνώσεις σχετικά με τους δεσμούς υδρογόνου και τις αμφοτερικές ενώσεις.

Όταν αρχίζουν να εξετάζουν το θέμα, οι μαθητές καλούνται να θυμηθούν ποιες ενώσεις που περιέχουν άζωτο γνωρίζουν. Οι μαθητές ονομάζουν νιτροβενζόλιο, νιτρογλυκερίνη, τρινιτροκυτταρίνη. Επαναλάβετε σύντομα πληροφορίες για τις ιδιότητες του νιτροβενζολίου και την παραγωγή του στο εργαστήριο. Ταυτόχρονα, συντάσσουν στον πίνακα μια εξίσωση για την αντίδραση, σημειώνουν το είδος της (αντικατάσταση) και δίνουν ένα όνομα (αντίδραση νίτρωσης). Στην ερώτηση εάν μπορούν να πραγματοποιηθούν αντιδράσεις νίτρωσης κορεσμένων υδρογονανθράκων, οι μαθητές απαντούν καταφατικά. Μετά από αυτό, σημειώστε τις εξισώσεις για τις αντιδράσεις νίτρωσης μέχρι το πέμπτο ομόλογο. Ο δάσκαλος σημειώνει ότι αυτές οι αντιδράσεις πραγματοποιήθηκαν για πρώτη φορά από τον Ρώσο επιστήμονα M.I. Konovalov το 1886. Κατ' αναλογία με το νιτροβενζόλιο, δίνει ονόματα στις νεοαποκτηθείσες αζωτούχες ουσίες - νιτρομεθάνιο, νιτροαιθάνιο κ.λπ. Στη συνέχεια, ο δάσκαλος εισάγει εν συντομία τους μαθητές στις φυσικές ιδιότητες των ληφθέντων ομολόγων. Μεταξύ των χημικών ιδιοτήτων των νιτροενώσεων, πρέπει να τονιστεί η ικανότητά τους να μειώνονται με υδρογόνο. Για να πειστούν οι μαθητές για το σχηματισμό μιας ομόλογης σειράς νέων ουσιών που περιέχουν άζωτο και να τις ονομάσουν ανεξάρτητα, δημιουργούν εξισώσεις αντίδρασης:

CH 3 NO 2 + 3H 2 2H 2 O + CH 3 NH 2

C 2 H 5 NO 2 + 3 H 2 2 H 2 O + C 2 H 5 NH 2

C 3 H 7 NO 2 + 3 H 2 2 H 2 O + C 3 H 7 NH 2, κ.λπ.

Δώστε προσοχή στο σχηματισμό μιας νέας λειτουργικής ομάδας ατόμων - NH 2 - αμινομάδα. Εδώ πρέπει να σημειωθεί ότι ονομάζονται αμίνες από εκείνες τις ρίζες που αποτελούν μέρος του μορίου, με την προσθήκη της λέξης «αμίνη». Μετά από αυτό, οι μαθητές μπορούν εύκολα να ονομάσουν τις ουσίες που προκύπτουν: μεθυλαμίνη, αιθυλαμίνη κ.λπ. Συγκρίνοντας τις προηγουμένως γραμμένες εξισώσεις για τις αντιδράσεις νίτρωσης με τις αντιδράσεις αναγωγής, καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι υπάρχει γενετική σύνδεση μεταξύ ομόλογων σειρών οργανικών ουσιών: οι υδρογονάνθρακες μπορούν να μετατραπούν σε νιτροενώσεις και νιτροενώσεις σε αμίνες:

CH 4 + HNO 3 H 2 O + CH 3 NO 2;

CH 3 NO 2 + 3H 2 2H 2 O + CH 3 NH 2.

Αυτές οι ενώσεις είναι λιπαρές αμίνες, καθώς λαμβάνονται από κορεσμένους υδρογονάνθρακες. Στη συνέχεια περιγράφονται οι φυσικές ιδιότητες των πρώτων μελών της σειράς αμινών. Πριν προχωρήσετε στη μελέτη των χημικών τους ιδιοτήτων, δώστε προσοχή στη σύνθεση της λειτουργικής ομάδας. Μια αμινομάδα είναι ένα υπόλειμμα από αμμωνία στο οποίο ένα άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από μια ρίζα υδρογονάνθρακα. Στη συνέχεια προτείνουν να θεωρηθούν οι αμίνες ως παράγωγα της αμμωνίας. Οι μαθητές σημειώνουν ότι δύο άλλα άτομα υδρογόνου μπορούν να αντικατασταθούν από ρίζες υδρογονάνθρακα στην αμμωνία. Στη συνέχεια, ανάλογα με τον αριθμό των υπολειμμάτων υδρογονάνθρακα που περιλαμβάνονται στο μόριο, μπορούν να είναι αμίνες

CH 3 NH 2, C 2 H 5 NH 2

πρωταρχικός

δευτερεύων

τριτογενής

Στη φύσηΟι αμίνες βρίσκονται κατά την αποσύνθεση των πρωτεϊνικών ενώσεων. για παράδειγμα, η άλμη ρέγγας περιέχει μεθυλαμίνη, διμεθυλαμίνη, τρι-μεθυλαμίνη. Όλες οι αμίνες είναι παράγωγα της αμμωνίας, επομένως πρέπει επίσης να είναι παρόμοιες με αυτήν. Οι μαθητές μπορούν να λύσουν αυτήν την ερώτηση μόνοι τους (για αυτό το μάθημα θα πρέπει να αναθεωρήσουν τις ιδιότητες της αμμωνίας). Για παράδειγμα, ένας από τους μαθητές σημειώνει στην αριστερή πλευρά του πίνακα τις εξισώσεις των αντιδράσεων που χαρακτηρίζουν τις χημικές ιδιότητες της αμμωνίας (αντίδραση με νερό, με οξέα, καύση σε ροή οξυγόνου). Αυτά τα πειράματα παρουσιάζονται εδώ, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην ικανότητα της αμμωνίας καίγονται μόνο σε ροή οξυγόνου.

Στη συνέχεια πραγματοποιούνται παρόμοια πειράματα με αμίνες (βλέπε παράγραφο 1.1.3.1.). Με βάση πειράματα εξάγονται συμπεράσματα για τις ιδιότητες των αμινών.

Σε αντίθεση με την αμμωνία, οι αμίνες καίγονται στον αέρα.Συμπεραίνουν: οι αμίνες έχουν χημικές ιδιότητες παρόμοιες με την αμμωνία, αλλά σε αντίθεση με αυτήν, καίγονται στον αέρα. Αυτή η ιδιότητα οδήγησε τον επιστήμονα Wurtz στην ανακάλυψη των αμινών το 1848. Κατά τη διάρκεια των εξηγήσεων, οι εξισώσεις για τις αντιδράσεις με αμίνες καταγράφονται στη δεξιά πλευρά του πίνακα παράλληλα με τις ιδιότητες της αμμωνίας. Ως αποτέλεσμα της σύγκρισης των ιδιοτήτων της αμμωνίας και των αμινών, οι μαθητές πείθονται ότι μεταξύ των οργανικών ουσιών υπάρχουν ουσίες με ιδιότητες βάσεων - οργανικές βάσεις. Αυτό εξηγείται με βάση την ηλεκτρονική δομή, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του σχηματισμού ιόντων αμμωνίου. Υπενθυμίζουμε ότι από τα πέντε ηλεκτρόνια σθένους του ατόμου του αζώτου, τρία ασύζευκτα ηλεκτρόνια πηγαίνουν να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς με άτομα υδρογόνου, σχηματίζοντας ένα μόριο αμμωνίας και δύο ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια παραμένουν αμοιρασμένα και ελεύθερα. Λόγω αυτών, δημιουργείται ομοιοπολικός δεσμός στο άτομο αζώτου με το ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο) του νερού ή του οξέος. Σε αυτή την περίπτωση, στην πρώτη περίπτωση, απελευθερώνονται ιόντα υδροξυλίου, τα οποία καθορίζουν τις ιδιότητες των βάσεων, στη δεύτερη - ιόντα του όξινου υπολείμματος. Εξετάστε την ηλεκτρονική δομή των αμινών:

Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στο μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου, το οποίο, όπως και στην αμμωνία, σχηματίζει ομοιοπολικό δεσμό με το πρωτόνιο υδρογόνου. Αυτό δημιουργεί οργανική ένωσημε τις ιδιότητες των βάσεων (1) ή των αλάτων (2), εάν το πρωτόνιο (ιόν) υδρογόνου ήταν από οξύ:

Ο τύπος αλατιού μπορεί να γραφτεί διαφορετικά:

CH 3. NH 2. HC1

Υδροχλωρική μεθυλαμίνη

Οι μαθητές γνωρίζουν ότι οι ιδιότητες των ουσιών καθορίζονται από τη δομή τους. Σύγκριση της ηλεκτρονικής δομής υδροξειδίου αμμωνίου και μεθυλαμμωνίου. μπορούν να καθορίσουν ποιες ουσίες - αμίνες ή αμμωνία - είναι ισχυρότερες βάσεις.

Συνιστάται να υπενθυμίσουμε ότι μια ρίζα μεθυλίου είναι ικανή να μετατοπίσει την πυκνότητα ηλεκτρονίων. Τότε εμφανίζεται μια αυξημένη πυκνότητα ηλεκτρονίων στο άζωτο και θα συγκρατήσει το πρωτόνιο υδρογόνου στο μόριο πιο σταθερά. Το ιόν υδροξυλίου απελευθερώνεται, η συγκέντρωσή του στο διάλυμα αυξάνεται, γι' αυτό και οι λιπαρές αμίνες είναι ισχυρότερες βάσεις από την αμμωνία. Για να εμπεδώσει το υλικό, ο δάσκαλος θέτει μια ερώτηση: αναμένεται η διμεθυλαμίνη και η τριμεθυλαμίνη να ενισχύσουν ή να αποδυναμώσουν τις βασικές ιδιότητες; Οι μαθητές γνωρίζουν ότι μια ρίζα είναι ικανή να μετατοπίσει την πυκνότητα ηλεκτρονίων, επομένως καταλήγουν ανεξάρτητα ότι οι δι- και τρι-υποκατεστημένες αμίνες πρέπει να είναι ισχυρότερες βάσεις από τις μονο-υποκατεστημένες. Δύο ρίζες θα αυξήσουν την πυκνότητα των ηλεκτρονίων στο άζωτο σε μεγαλύτερο βαθμό και, ως εκ τούτου, το άζωτο θα διατηρήσει το ιόν υδρογόνου πιο έντονα και τα ιόντα υδροξυλίου θα αρχίσουν να εισέρχονται στο διάλυμα, δηλ. η ισχύς των βασικών ιδιοτήτων των αμινών εξαρτάται από το μέγεθος του αρνητικού φορτίου στο άτομο αζώτου: όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς των βάσεων. Φαίνεται ότι μια τριτοταγής αμίνη πρέπει να είναι η ισχυρότερη βάση, αλλά το πείραμα δείχνει το αντίθετο. Προφανώς, τρεις ρίζες μεθυλίου θωρακίζουν το μοναδικό ζεύγος ηλεκτρονίων αζώτου, παρεμβαίνουν στην ελεύθερη προσθήκη ιόντων υδρογόνου και, κατά συνέπεια, λίγα ιόντα υδροξυλίου εισέρχονται στο διάλυμα, επομένως το μέσο είναι ασθενώς βασικό.

Προκειμένου οι μαθητές να κατανοήσουν καλύτερα τη γενετική σχέση μεταξύ των κατηγοριών οργανικών ουσιών, αναλύουν τον σχηματισμό αρωματικών αμινών από τον «πρόγονο» όλων των αρωματικών υδρογονανθράκων - βενζόλιο μέσω νιτροενώσεων. Πρώτα απ 'όλα, υπενθυμίζουν εν συντομία τις μεθόδους λήψης λιπαρών αμινών από κορεσμένους υδρογονάνθρακες, στη συνέχεια προτείνουν να θυμηθούν οι ιδιότητες του βενζολίου που μελετήθηκαν νωρίτερα και να τις εξηγήσουν με βάση την ηλεκτρονική δομή του βενζολίου. Για να γίνει αυτό, είναι σκόπιμο να δημοσιεύσετε έναν πίνακα με την ηλεκτρονική δομή του βενζολίου και να προετοιμάσετε ένα μοντέλο του μορίου του. Έτσι, οι ίδιοι οι μαθητές θα «τεντώσουν ένα νήμα» από το βενζόλιο στη φαινυλαμίνη μέσω του νιτροβενζολίου και θα καταγράψουν εύκολα τις αντίστοιχες εξισώσεις αντίδρασης.

Εδώ επιδεικνύουν την εμπειρία απόκτησης νιτροβενζολίου σε φιάλη με ψυκτήρα αναρροής. Να γράψετε στον πίνακα την εξίσωση της αντίστοιχης αντίδρασης. Στη συνέχεια πραγματοποιείται ένα πείραμα για την αναγωγή του νιτροβενζολίου που προκύπτει σε ανιλίνη. Κατά τη διάρκεια αυτού του πειράματος, οι μαθητές ενημερώνονται για την αντίδραση του Ν.Ν. Το Zinin και η σημασία του για την εθνική οικονομία.

Στη συνέχεια, επιδεικνύουν καθαρή ανιλίνη (αν είναι διαθέσιμη στο σχολείο), μιλώντας για την τοξικότητά της και πώς να τη χειριστείτε προσεκτικά. Επιδεικνύουν ορισμένες φυσικές ιδιότητες: κατάσταση συσσωμάτωσης, χρώμα, οσμή, διαλυτότητα στο νερό.

Στη συνέχεια προχωρούν στη μελέτη των χημικών ιδιοτήτων της ανιλίνης. Κατ' αναλογία με τις λιπαρές αμίνες, η ανιλίνη θεωρείται ότι έχει βασικές ιδιότητες. Για να γίνει αυτό, προσθέστε μερικές σταγόνες φαινολοφθαλεΐνης στο ποτήρι στο οποίο δοκιμάστηκε η διαλυτότητα της ανιλίνης στο νερό. Το χρώμα του διαλύματος δεν αλλάζει. Ελέγξτε την αλληλεπίδραση της ανιλίνης με πυκνό υδροχλωρικό και θειικό οξύ. Μετά την ψύξη του μείγματος, οι μαθητές παρατηρούν την κρυστάλλωση των αλάτων, επομένως, η ανιλίνη παρουσιάζει τις ιδιότητες των βάσεων, όχι πιο αδύναμες από τις λιπαρές αμίνες. Κατά τη συζήτηση αυτών των πειραμάτων, συντάσσονται εξισώσεις αντίδρασης και δίνονται ονόματα στις ουσίες που προκύπτουν.

Στη συνέχεια, επιδεικνύουν την αλληλεπίδραση των αλάτων ανιλίνης με τα αλκάλια (σχεδιάζουμε μια αναλογία με τα άλατα αμμωνίου). Εδώ, παρεμπιπτόντως, τίθεται το ερώτημα: με τη μορφή ποιων ενώσεων βρίσκονται οι λιπαρές αμίνες στην άλμη της ρέγγας εάν αντιδράσει με αλκάλια για να σχηματίσει αμίνες; (Κατά κανόνα οι μαθητές απαντούν: με τη μορφή αλάτων). Ελέγχεται η διαλυτότητά τους στο νερό και η αλληλεπίδραση αλάτων ανιλίνης με οξειδωτικά μέσα, για παράδειγμα με διχρωμικό κάλιο. Αυτή η αντίδραση ανιχνεύει ουσίες διαφορετικών χρωμάτων. Οι μαθητές ενημερώνονται ότι η παραγωγή πολυάριθμων βαφών ανιλίνης (συμπεριλαμβανομένων πολύτιμων όπως το συνθετικό λουλακί), φαρμακευτικών ουσιών και πλαστικών βασίζεται στις ιδιότητες της ανιλίνης. Συμπερασματικά, καταδεικνύουν την εμπειρία αλληλεπίδρασης της ανιλίνης με το λευκαντικό. Σημειώνεται ότι αυτή η αντίδραση είναι χαρακτηριστική της ανιλίνης. Για δοκιμές, προτείνεται η ανίχνευση της ανιλίνης σε ένα μείγμα ουσιών που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια ενός πειράματος για την αναγωγή του νιτροβενζολίου με μέταλλα. Οι μαθητές πείθονται και πάλι για την ύπαρξη γενετικής σύνδεσης μεταξύ των τάξεων. Για να παγιωθούν τα όσα έχουν μαθευτεί, προτείνεται η κατάρτιση εξισώσεων αντίδρασης που επιβεβαιώνουν τη δυνατότητα πραγματοποίησης των ακόλουθων μετασχηματισμών:

Οι μαθητές θα το δουν μέσα από την εμπειρία οι βασικές ιδιότητες της ανιλίνης εξασθενούν σε σύγκριση με τις αμίνες της περιοριστικής σειράς.Αυτό εξηγείται από την επίδραση της αρωματικής ρίζας φαινυλίου C 6 H 5 . Για διευκρίνιση, ας εξετάσουμε ξανά την ηλεκτρονική δομή του βενζολίου. Οι μαθητές θυμούνται ότι το κινητό νέφος ηλεκτρονίων του πυρήνα του βενζολίου σχηματίζεται από έξι ηλεκτρόνια (καλό είναι να έχουμε ένα μοντέλο του μορίου ή ένα καλό σχέδιο του μορίου του βενζολίου). Είναι απαραίτητο να τονιστεί ότι στον δακτύλιο βενζολίου υπάρχει μια αμινομάδα αντί για ένα άτομο υδρογόνου, σχεδιάστε την ηλεκτρονική δομή του μορίου αμίνης και για άλλη μια φορά δώστε προσοχή στο ελεύθερο μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων του ατόμου αζώτου στην αμινομάδα, που αλληλεπιδρά με τα -ηλεκτρόνια του βενζολικού δακτυλίου. Ως αποτέλεσμα, η πυκνότητα ηλεκτρονίων στο άζωτο μειώνεται, το ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίων συγκρατεί το πρωτόνιο υδρογόνου με λιγότερη δύναμη και λίγα ιόντα υδροξυλίου εισέρχονται στο διάλυμα. Όλα αυτά καθορίζουν τις πιο αδύναμες βασικές ιδιότητες της ανιλίνης, οι οποίες παρατηρήθηκαν όταν αντέδρασε με δείκτες.

Το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων αζώτου της αμινομάδας, αλληλεπιδρώντας με τα -ηλεκτρόνια του δακτυλίου βενζολίου, μετατοπίζει την πυκνότητα ηλεκτρονίων στις θέσεις ορθο και παρά, καθιστώντας τον βενζολικό δακτύλιο χημικά πιο ενεργό σε αυτές τις θέσεις. Αυτό επιβεβαιώνεται εύκολα από την εμπειρία της αλληλεπίδρασης της ανιλίνης με το βρωμιούχο νερό, η οποία φαίνεται αμέσως:

Συμπερασματικά, οι μαθητές θα πρέπει να δώσουν προσοχή στη σύνδεση των ουσιών που υπάρχουν στη φύση, στην ανάπτυξή τους από απλές σε σύνθετες.

Στην ενότητα για την ερώτηση η ανιλίνη είναι εκπρόσωπος αμινών, δομής, λειτουργικής ομάδας!; δίνεται από τον συγγραφέα Μαλλιάη καλύτερη απάντηση είναι Η ανιλίνη (φαινυλαμίνη) είναι μια οργανική ένωση με τύπο C6H5NH2, η απλούστερη αρωματική αμίνη. Περιέχει μια αμινομάδα -NH2. Είναι ένα άχρωμο ελαιώδες υγρό με χαρακτηριστική οσμή, ελαφρώς βαρύτερο από το νερό και ελάχιστα διαλυτό σε αυτό, διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες. Στον αέρα οξειδώνεται γρήγορα και αποκτά κόκκινο-καφέ χρώμα. Δηλητηριώδης.
Η ανιλίνη χαρακτηρίζεται από αντιδράσεις τόσο στην αμινομάδα όσο και στον αρωματικό δακτύλιο. Τα χαρακτηριστικά αυτών των αντιδράσεων οφείλονται στην αμοιβαία επίδραση των ατόμων. Από τη μια πλευρά, ο δακτύλιος βενζολίου αποδυναμώνει τις βασικές ιδιότητες της αμινομάδας σε σύγκριση με τις αλειφατικές αμίνες και ακόμη και την αμμωνία. Από την άλλη πλευρά, υπό την επίδραση της αμινομάδας, ο δακτύλιος βενζολίου γίνεται πιο ενεργός στις αντιδράσεις υποκατάστασης από το βενζόλιο. Για παράδειγμα, η ανιλίνη αντιδρά έντονα με βρωμιούχο νερό για να σχηματίσει 2,4,6-τριβρωμοανιλίνη (ένα λευκό ίζημα).
Βασικός μέθοδος παραγωγής ανιλίνης-καταλυτικού. αναγωγή του νιτροβενζολίου με υδρογόνο στην αέρια ή υγρή φάση. Η διαδικασία αέριας φάσης πραγματοποιείται σε σωληνοειδές συσκευή επαφήςστους 250-350°C σε γάτα που περιέχει νικέλιο ή χαλκό
С6Н5NO2 + 3H2 = C6H5NH2 + 2H2O + 443,8 kJ/mol
Η ανιλίνη διαχωρίζεται από το νερό με διαχωρισμό και καθαρίζεται με απόσταξη. αντίδραση το νερό εξουδετερώνεται βιοχημικά. Για τη λήψη 1 τόνου ανιλίνης, καταναλώνονται 1,35 τόνοι νιτροβενζολίου, 800 m3 H2 και 1 kg καταλύτη.
Στην υγρή φάση, η ανιλίνη λαμβάνεται σε υψηλές θερμοκρασίες. πίεση Η2 (έως 1,1 MPa) και 160-170°C σε νικέλιο ή παλλάδιο γατ. με ταυτόχρονη απόσταξη νερού και ανιλίνης λόγω της θερμότητας του διαλύματος.