Справочники / Репетитор по химии - Белов Н.В

5. Какие функциональные группы содержит фруктоза?

6.Какие вещества и условия реакции необходимы для получения глюконовой кислоты из глюкозы?

7.Какие моносахариды образуются в результате гидролиза мальтозы?

8.Какими связями соединены структурные звенья в молекуле амилопектина?

.А β-1,4-гликозидная связь

.Б α-1,4-гликозидная связь

.В β-1,6-гликозидная связь

.Г α-1,6-гликозидная связь

680

Раздел 11

АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

К азотсодержащим органическим соединениям, рассматриваемым в настоящем разделе, относятся амины, аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты.

Изучение первого из этих классов — аминов — необходимо для понимания строения и свойств аминокислот, которые являются соединениями со смешанными функциями и проявляют как свойства карбоновых кислот, так и свойства аминов.

Аминокислоты — это «кирпичики», из которых построены молекулы важнейших биополимеров — белков. Многообразие функций, осуществляемых белками в живых организмах, определяется их химической структурой и фи- зико-химическими свойствами, изучаемыми в данном разделе.

Непременным компонентом любой живой клетки наряду с белками являются также нуклеиновые кислоты, имеющие важнейшее биологическое значение. С ними тесно связаны деление клеток, биосинтез белка, передача наследственной информации.

§ 11.1. Амины. Аминокислоты

АМИНЫ

• Амины — это производные аммиака (NH3), в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены углеводородными радикалами.

Классификация

По числу углеводородных радикалов, замещающих атомы водорода в молекуле NH3, все амины можно разделить на три типа:

681

Группа —NH2 называется аминогруппой.

Существуют также амины, которые содержат две, три и более аминогрупп, например:

NH2

Изомерия

Рассмотрим все виды изомерии на примере аминов с эмпирической формулой С4Н11N:

682

Физические свойства

Низшие предельные первичные амины — газообразные вещества, имеют запах аммиака, хорошо растворяются в воде. Амины с большей относительной молекулярной массой — жидкости или твердые вещества, растворимость их в воде с увеличением молекулярной массы уменьшается.

Химические свойства

По химическим свойствам амины похожи на аммиак.

1.Взаимодействие с водой — образование еидроксидов замещенного аммония.

Вспомним, как взаимодействует с водой аммиак:

Раствор аммиака в воде обладает слабыми щелочными (основными) свойствами. Причина основных свойств аммиака — наличие у атома азота неподеленной электронной пары, которая участвует в образовании донорно-акцепторной связи с ионом

водорода. По этой же причине амины также являются слабыми основаниями. Амины — органические основания:

683

CH3NH2 + Н2О [CH3NH3]OH [CH3NH3]+ + OH–

Растворимые амины — более сильные основания, чем аммиак.

Основные свойства в указанном стрелкой направлении усиливаются, так как метильные радикалы, обладающие +I-эффектом, повышают электронную плотность на атоме азота и способность его неподеленной электронной пары к СН, образованию донорно-акцепторной связи.

2.Взаимодействие с кислотами — образование солей (реакции нейтрализации).

Как основание аммиак с кислотами образует соли аммония:

Аналогично при взаимодействии аминов с кислотами образуются соли замещенного аммония:

CH3NH2 + НСl = [CH3NH3]Cl [CH3NH3]+ + Сl–

Щелочи, как более сильные основания, вытесняют аммиак и амины из их солей:

NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O [CH3NH3]Cl + NaOH = CH3NH2 + NaCl + H2O

3. Горение аминов

Амины являются горючими веществами. Продуктами го-

рения аминов, как и других азотсодержащих органических соединений, являются углекислый газ, вода и свободный азот; например:

t°

4CH3NH2 + 9О2 — 4СО2 + 10Н2О + 2N2

684

Способы получения

1.Взаимодействие спиртов с аммиаком при нагревании

вприсутствии Аl2О3 в качестве катализатора. Примеры см.

в§ 10.1 (свойства спиртов).

2.Взаимодействие алкилгалогенидов (галогеналканов) с аммиаком; например:

СН3Br + 2NH3 CH3NH2 + NH4Br

Бромметан Метиламин

Образовавшийся первичный амин может вступать в реакцию с избытком алкилгалогенида и аммиака, в результате чего образуется вторичный амин:

CH3NH2 + СН3Br + NH3 (CH3)2NH + NH4Br

Диметиламин

Аналогично могут быть получены третичные амины.

АНИЛИН

Анилин — простейший представитель первичных ароматических аминов:

Аминобензол (по заместительной номенклатуре), фениламин (по радикально-функциональной номенклатуре)

Физические свойства

Анилин — бесцветная маслянистая жидкость с характерным запахом, малорастворим в воде, ядовит.

Химические свойства

Основные свойства у анилина выражены очень слабо, так как сказывается влияние бензольного ядра на аминогруппу.

Неподеленная электронная пара атома азота притягивается π-элект- ронной системой ядра (эффект сопряжения), поэтому электронная плотность на атоме азота уменьшается.

685

Осно@вные свойства уменьшаются

1.Реакции с участием аминогруппы

a)

б)

2. Реакции с участием бензольного кольца

Аминогруппа как заместитель I рода облегчает реакции замещения в бензольном ядре, при этом заместители становятся в орто- и пара-положения к аминогруппе, например:

Получение анилина

Анилин и другие первичные ароматические амины полу-

чают с помощью реакции, открытой в 1842 г. русским химиком Н. Н. Зининым. Реакция Зинина — это метод получения

ароматических аминов (в том числе анилина) восстановлением нитросоединений:

686

Это общий, но не единственный способ получения ароматических аминов.

Применение анилина

Анилин

Лекарственные Пластмассы вещества

(сульфаниламидные

препараты)

Фотореактивы

АМИНОКИСЛОТЫ

• Аминокислоты — это производные углеводородов, содержащие аминогруппы (—NH2) и карбоксильные груп-

OH

Общая формула: (NH2)mR(COOH)n, где т и n чаще всего равны 1 или 2. Таким образом, аминокислоты являются соединениями со смешанными функциями.

Классификация

1. По числу функциональных групп:

687

Остатки около 20 различных α-аминокислот входят в со-

став белков (табл. 51).

Таблица 51

Формулы ц названия некоторых α-аминокислот, остатки которых входят в состав белков

Аминокислоты

Номенклатура

заместительная рациональная тривиальная

Моноаминокарбоновые

688

689