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).