Bài 8. Amine

I. Khái niệm, phân loại, đồng phân và danh pháp

1. Khái niệm

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

Ví dụ:

2. Phân loại

- Theo bậc của amine (bằng số gốc hydrocarbon liên kết trực tiếp với nguyên tử nitrogen):

- Theo bản chất gốc hydrocarbon

+ Alkylamine: nhóm amine liên kết với gốc alkyl.

+ 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

- Danh pháp gốc - chức:

Tên gốc hydrocarbon + amine

- Danh pháp thay thế:

Tên nhóm thế + Tên hydrocarbon mạch chính (bỏ e) - vị trí nhóm amine - amine

Ví dụ:

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

- Một số amine được gọi theo tên thông thường.

Ví dụ: C₆H₅NH₂: aniline

II. Đặc điểm cấu tạo

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

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

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

III. Tính chất vật lí

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

- Methylamine, ethylamine, dimethylamine, trimethylamine là 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 do tạo được liên kết hydrogen với nước. Số nguyên tử carbon trong gốc hydrocarbon tăng thì độ tan của các amine giảm.

- Aniline là chất lỏng ở điều kiện thường, ít tan trong nước.

IV. Tính chất hóa học

1. Tính base và phản ứng tạo phức

- Amine thể hiện tính base yếu (tương tự ammonia). Dung dịch các alkylamine có thể làm quỳ tím đổi màu xanh, còn dung dịch aniline thì không làm đổi màu quỳ tím.

Ví dụ:

CH₃NH₂ + H₂O ⇌ CH₃NH₃⁺ + OH^-

CH₃NH₂ + HCl → CH₃NH₃Cl _{(methylamonium chloride)}

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 + 4CH₃NH₂ → [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.

Ví dụ: 

CH₃NH₂ + HONO → CH₃OH + N₂ + H₂O

⇒ Nhận biết alkylamine bậc một.

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

C₆H₅NH₂ + HONO + HCl ^{\(\underrightarrow{0-5^oC}\)} [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 vào các vị trí ortho và para so với nhóm NH₂.

Ví dụ:

V. Ứng dụng

- Aniline: 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 sử dụng làm nguyên liệu tổng hợp tơ sợi. Ví dụ: hexamethylenediamine là nguyên liệu tổng hợp nylon-6,6.

VI. Điều chế

1. Alkyl hóa ammonia

Alkylamine được điều chế từ ammonia 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] \(\xrightarrow[t^o]{Fe+HCl}\) C₆H₅NH₂ + 2H₂O