Lý thuyết Hóa học 12 Bài 8: Amine

1. Khái niệm

Amine là dẫn xuất của ammonia, trong đó nguyên tử hydrogen của phân tử ammonia được thay thế bằng gốc hydrocarbon.

Ví dụ:

2. Phân loại

Amine thường được phân loại theo bậc của amine và bản chất gốc hydrocarbon.

- Bậc amine được tính bằng số gốc hydrocarbon liên kết trực tiếp với nguyên tử nitrogen. Theo đó, amine được phân loại thành amine bậc một, amine bậc hai và amine bậc ba.

- Dựa trên đặc điểm cấu tạo của gốc hydrocarbon, amine được phân thành nhiều loại, trong đó hai loại diển hình là alkylamine (nhóm amine liên kết với gốc alkyl) và arylamine ( nhóm amine liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon của vòng benzene).

3. Đồng phân

Các amine có từ hai nguyên tử carbon trong phân tử bắt đầu xuất hiện hiện tượng đồng phân. Amine có thể có các đồng phân: bậc amine, mạch carbon và vị trí nhóm amine.

4. Danh pháp

Tên của các amine đơn chức được gọi theo danh pháp gốc – chức và danh pháp thay thế:

Chú ý: sử dụng N làm chỉ số vị trí cho các nhóm thế liên kết với nguyên tử nitrogen ở amine bậc hai và amine bậc ba.

Ngoài ra, một số amine được gọi theo tên thông thường.

Ví dụ: C₆H₅NH₂ có tên gọi là aniline.

- Trong phân tử amine, nguyên tử nitrogen còn cặp electron chưa liên kết. Cấu tạo của amine tương tự ammonia nên amine có một số tính chất hóa học tương tự ammonia.

- Aniline còn dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong nhân thơm do ảnh hưởng của nhóm -NH₂

- Amine có nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon có cùng số nguyên tử carbon hoặc có nguyên tử khối tương đương.

- Methylamine, ethylamine, dimethylamine và trimethylamine là những chất khí có mùi tanh của cá hoặc mùi khai tương tự ammonia (tùy nồng độ). Các amine có số nguyên tử carbon nhỏ thường tan tốt trong nước nhờ tạo được liên kết hydrogen với nước.

- Khi số nguyên tử carbon trong các hydrocarbon tăng thì độ tan của amine giảm.

- Ở điều kiện thường aniline là chất lỏng, ít tan trong nước.

1. Tính base và phản ứng tạo phức

Tương tự như ammonia, amine thể hiện tính base yếu. Dung dịch các alkylamine có thể làm quỳ tím đổi màu xanh, còn dung dịch aniline không làm đổi màu quỳ tím.

Ví dụ:

CH₃NH₂ + H₂O ⇌ CH₃NH₃⁺ + OH^-

CH₃NH₂ + HCl → CH₃NH₃Cl

FeCl₃ + 3CH₃NH₂ + 3H₂O → Fe(OH)₃ + 3CH₃NH₃Cl

Các amine như methylamine hay ethylamine tác dụng với Cu(OH)₂ tạo dung dịch phức chất có màu xanh lam.

Ví dụ:

CuCl₂ + 2CH₃NH₂ + 2H₂O → Cu(OH)₂ + 2CH₃NH₃Cl

Cu(OH)₂ + 4CH₃NH_{2 $\to$} [Cu(CH₃NH₂)₄](OH)₂

2. Phản ứng với nitrous acid

- Alkylamine bậc một tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thường tạo thành alcohol và giải phóng khí nitrogen (phản ứng này thường được dùng để nhận biết alkylamine bậc một). Ví dụ:

CH₃NH₂ + HONO → CH₃OH + N₂ + H₂O

- Aniline tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thấp (0-5℃) tạo thành muối diazonium (thường được dùng phẩm nhuộm azo và dược phẩm).

C₆H₅NH₂ + HONO + HCl $\overset{\text{0~} - \text{~5} ^{\circ}\text{C}}{\to}$  [C₆H₅N₂]⁺Cl^-+ 2H₂O

3. Phản ứng của aniline với nước bromine

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 nào các vị trí ortho và para so với nhóm -NH₂.

Ví dụ:

- Aniline là nguyên liệu tổng hợp một số hợp chất quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau như công nghiệp phẩm nhuộm, dược phẩm (như paracetamol, sulfonamide) hay công nghiệp polymer.

- Một số diamine được dùng làm nguyên liệu tổng hợp tơ sợi.

Ví dụ: hexamethylenediamine là nguyên liệu tổng hợp nylon-6,6.

1. Alkyl hóa ammonia

Alkylamine được điều chế từ amonia và dẫn xuất halogen.

Ví dụ:

2. Khử hợp chất nitro

Aniline và các arylamine thường được điều chế bằng cách khử hợp chất nitrobenzene (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) bởi một số kim loại (Zn, Fe …) trong dung dịch HCl.

Ví dụ:

C₆H₅NO₂ + 6 [H] $\to \text{t}^{0} \text{Fe~+~HCl}$  C₆H₅NH₂ + 2H₂O.