Zamknięcie działu 18
Słowniczek działu 18
| Termin | Definicja |
|---|---|
| Amina 1° | R–NH₂ (jeden podstawnik organiczny na N) |
| Amina 2° | R–NH–R' (dwa podstawniki na N) |
| Amina 3° | R–N(R')–R'' (trzy podstawniki na N) |
| Anilina | C₆H₅–NH₂; aromatyczna amina 1°; słaba zasada |
| Zasadowość amin | alifatyczne > NH₃ > aromatyczne |
| Sól amoniowa | R–NH₃⁺X⁻; produkt aminy z kwasem |
| Halogenek alkilowy | R–X (X = F, Cl, Br, I); polarne C–X |
| Reakcja SN1 | przez karbokation; 3° halogenki; produkt racemiczny |
| Reakcja SN2 | jednoetapowe; 1° halogenki; inwersja konfiguracji |
| Eliminacja E1/E2 | usunięcie HX → alken |
| CFC (freony) | halogenki z Cl i F; niszczą ozon stratosferyczny |
| α-Aminokwas | R–CH(NH₂)–COOH; –NH₂ i –COOH na tym samym C |
| Amfoteryczność | reakcja z kwasem (przez NH₂) i zasadą (przez COOH) |
| Zwitterjon | forma z –NH₃⁺ i –COO⁻; ładunek całkowity = 0 |
| Punkt izoelektryczny (pI) | pH, przy którym aminokwas ma ładunek 0 |
| Wiązanie peptydowe | –CO–NH–; amidowe; łączy aminokwasy przez kondensację |
| Dipeptyd/polipeptyd | 2 / wiele aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi |
| Sól diazoniowa [R] | ArN₂⁺X⁻; produkt diazowania anilin; trwała < 5°C |
| Barwnik azowy [R] | związek z –N=N– jako chromoforem; pochłania światło widzialne |
| Chromofor [R] | fragment cząsteczki odpowiedzialny za barwę (tu: Ar–N=N–Ar) |
| Amid [R] | R–CO–NH₂; słabsza zasada niż amina (delokalizacja N→C=O) |
| Mocznik [R] | H₂N–CO–NH₂; diamid kwasu węglowego; metabolizm N u ssaków |
| Synteza Wöhlera [R] | synteza mocznika z cyjanianu amonu (1828); koniec witalizmu |
| Poliamid [R] | polimer z –CO–NH– (nylon, kevlar) |
W pigułce — dział 18
- Aminy: pochodne NH₃; rząd po N; zasadowość: alifatyczne > NH₃ > aromatyczne; z kwasami → sole amoniowe.
- Halogenki alkilowe: polarne C–X; reaktywność SN2: RI > RBr > RCl >> RF; hydroliza, aminowanie, eliminacja; CFC niszczą ozonę.
- Aminokwasy: –NH₂ i –COOH na tym samym C; amfoteryczne; zwitterjon przy pI; kondensacja → wiązanie peptydowe → di-/polipeptydy → białka.
- [R] Sole diazoniowe: diazowanie anilin poniżej 5°C → ArN₂⁺; sprzęganie z fenolem/aminą → barwniki azowe (–N=N–).
- [R] Amidy: –CO–NH₂; słabe zasady (para N sprzężona z C=O); hydroliza do kwasu + aminy; mocznik (diamid kwasu węglowego) — metabolizm N, nawóz; synteza Wöhlera; poliamidy (nylon, kevlar).
Sprawdzian działowy
1. Sklasyfikuj aminy: (a) $(\text{C}_2\text{H}_5)_3\text{N}$, (b) $\text{p–ClC}_6\text{H}_4\text{NH}_2$, (c) $\text{C}_6\text{H}_5\text{NHCH}_3$. Dla każdej: rząd, typ (alifatyczna/aromatyczna).
Sprawdź odpowiedź
(a) trietyloamina: 3°, alifatyczna — trzy grupy alkilowe na N. (b) 4-chloroanilina: 1°, aromatyczna — jeden aryl (4-chlorofenyl) na N, dwa H. (c) N-metyloanilinina: 2°, aromatyczna — fenyl + metyl na N, jeden H.
2. Napisz równanie tworzenia soli dimetyloaminy z kwasem siarkowym(VI). Podaj nazwę produktu.
Sprawdź odpowiedź
$$2(\text{CH}_3)_2\text{NH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow [(\text{CH}_3)_2\text{NH}_2]_2\text{SO}_4$$
Produkt: siarczan(VI) dimetyloamoniowy (siarczan bisdimetyloamoniowy).
Uwaga: jeden mol H₂SO₄ może sprotonować dwie cząsteczki aminy.
3. Wyjaśnij na poziomie elektronowym, dlaczego anilina jest słabszą zasadą niż metyloamina.
Sprawdź odpowiedź
W metyloaminie ($\text{CH}_3\text{NH}_2$) para elektronowa na N jest w pełni dostępna (metyl działa indukcyjnie +I, nawet lekko ją zagęszcza).
W anilinie ($\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$) para elektronowa na N wchodzi w sprzężenie (mezomerię) z układem π pierścienia benzenowego — elektrony częściowo „wchodzą" do pierścienia. Azot ma mniej gęstości elektronowej. Proton $\text{H}^+$ trudniej się przyłącza → słabsza zasada.
Kluczowy dowód: $pK_b$ metyloaminy ≈ 3,4; aniliny ≈ 9,4 — różnica ok. 10^6 w stałej zasadowości.
4. Narysuj wzór dipeptyd Gly–Ala (glicyna na N-końcu). Zaznacz wiązanie peptydowe.
Sprawdź odpowiedź
$$\underbrace{\text{H}_2\text{N–CH}2\text{–CO}}{\text{reszta Gly}}\underbrace{\text{–NH–CH(CH}3\text{)–COOH}}{\text{reszta Ala}}$$
Wiązanie peptydowe: $–\text{CO–NH}–$ między CO (z Gly) a NH (z Ala). N-koniec: $\text{H}_2\text{N}$– po lewej. C-koniec: $–\text{COOH}$ po prawej.
5. [R] Opisz krótko: (a) warunek temperatura w diazowaniu; (b) dlaczego sól diazoniowa jest elektrofilem; (c) po co stosuje się zasadowe pH przy sprzęganiu z fenolem.
Sprawdź odpowiedź
(a) Temperatura 0–5°C — powyżej 5–10°C sól diazoniowa rozkłada się (N₂ wydziela się, powstaje fenol lub inne produkty).
(b) Sól diazoniowa ma kation $\text{ArN}_2^+$: atom N bliższy pierścieniu niesie cząstkowy ładunek (+), szczególnie na terminalnym N. Jest elektrofilem w SEAr — atakuje nukleofil pierścień aktywowanego arenu.
(c) W środowisku zasadowym fenol tworzy fenolan $\text{ArO}^-$ — lepszy nukleofl (ujemny ładunek silnie aktywuje pierścień przez mezomerię –M). Przy pH za niskim fenol jest niewystarczająco reaktywny i sprzęganie jest wolne.
6. [R] Podaj produkt hydrolizy zasadowej nylonu 6,6 (fragment –CO–(CH₂)₄–CO–NH–(CH₂)₆–NH–).
Sprawdź odpowiedź
Hydroliza zasadowa wiązań amidowych:
- Wiązania amidowe pękają z NaOH → sole kwasów karboksylowych + aminy:
$$[\text{–CO–(CH}_2)_4\text{–CO–NH–(CH}_2)_6\text{–NH–}]_n + 2n\text{NaOH}$$ $$\rightarrow n\ \text{NaOOC–(CH}_2)_4\text{–COONa} + n\ \text{H}_2\text{N–(CH}_2)_6\text{–NH}_2$$
Produkty: heksanodian disodowy (sól kwasu adypinowego) + heksano-1,6-diamina (to te same monomery, z których nylon 6,6 zbudowano).