BÀI 8: AMINE | Hóa học 12 | CHƯƠNG 3: HỢP CHẤT CHỨA NITROGEN - Lớp 12 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 35)

MỤC TIÊU

- Nêu được khái niệm amine và phân loại amine (theo bậc của amine và bản chất gốc hydrocarbon).

- Viết được công thức cấu tạo và gọi được tên một số amine theo danh pháp thay thế, danh pháp gốc - chức (số nguyên tử C trong phân tử ≤ 5), tên thông thường của một số amine hay gặp.

- Nêu được đặc điểm về tính chất vật lí của amine (trạng thái, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, khả năng hoà tan).

- Trình bày được đặc điểm cấu tạo phân tử và hình dạng phân tử methylamine và aniline.

- Trình bày được tính chất hoá học đặc trưng của amine: tính chất của nhóm -NH₂ (tính base (với quỳ tím, với HCI, với FeCl₃), phản ứng với nitrous acid (axit nitro)), phản ứng thế ở nhân thơm (với nước bromine) của aniline (anilin), phản ứng tạo phức của methylamine (hoặc ethylamine) với Cu(OH)₂.

- Thực hiện được (hoặc quan sát video) thí nghiệm về phản ứng của dung dịch methylamine (hoặc ethylamine) với quỳ tím (chất chỉ thị), với HCI, với iron(III) chloride (FeCl₃), với copper(II) hydroxide (Cu(OH)₂); phản ứng của aniline với nước bromine; mô tả được các hiện tượng thí nghiệm và giải thích được tính chất hoá học của amine.

- Trình bày được ứng dụng của amine (ứng dụng của diamine và aniline); các phương pháp điều chế amine (khử hợp chất nitro và thế nguyên tử H trong phân tử ammonia).

?

Amine có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực dược phẩm, hoá mĩ phẩm và phẩm nhuộm. Vậy, amine là gì? Đặc điểm cấu tạo và tính chất của amine là gì? 

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:

ammonia

methylamine

dimethylamine

ethyldimethylamine

(Trang 36)

2. Phân loại

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

- Bậc của 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.

Amine bậc một

Amine bậc hai

Amine bậc ba

- Dựa trên đặc điểm cấu tạo của gốc hydrocarbon, amine được phân thành nhiều loại, trong đó hai loại điển 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).

1. Phân loại các amine dưới đây dựa trên bậc của amine và dựa trên đặc điểm cấu tạo của gốc hydrocarbon.

methylamine

dimethylamine

ethyldimethylamine

aniline

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.

2. Viết công thức cấu tạo của các amine có công thức phân tử C3H9N và xác định bậc của các

amine đó.

4. Danh pháp

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

isopropylamin

tên gốc hydrocarbon amin

Danh pháp gốc - chức

dimetylpropylamin

propan-2-amin

tên nhóm thế tên hydrocarbon -mạch chính (bỏ e) vị trí nhóm-amine amine N,N-dimethylpropan-1-amin

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.

(Trang 37)

3. Gọi tên theo danh pháp gốc chức và danh pháp thay thế các amine sau: CH₃CH₂CH₂NH₂; CH₃CH₂NHCH₃; (CH₃)₃N.

II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

Hình dạng phân tử của methylamine và aniline được mô tả ở Hình 8.1 dưới đây.

Hình 8.1. Mô hình phân tử của methylamine (a) và aniline (b)

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 hoá học tương tự ammonia.

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

Xác định trạng thái của các amine trong Bảng 8.1 ở nhiệt độ phòng (25 °C).

Bảng 8.1. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của một số amine(1)

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

Methylamine, ethylamine, dimethylamine và trimethylamine là những chất khí, có mùi tanh của cá hoặc mùi khai tương tự ammonia (tuỳ 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 gốc hydrocarbon tăng thì độ tan của các amine giảm.

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

(1) Nguồn: Haynes, W. M., Lide, D. R. & Bruno, T. J. 2017. Sổ tay Hóa học và Vật lý của CRC, Ấn bản lần thứ 97, CRC Press LLC.

(Trang 38)

IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Tính base và phản ứng tạo phức

Thí nghiệm: Phản ứng của nhóm amine

Chuẩn bị:

Hoá chất: dung dịch methylamine 0,1 M, dung dịch HCI 0,1 M, dung dịch FeCl₃ 0,1 M, dung dịch CuSO₄ 0,1 M, giấy pH/giấy quỳ tím, phenolphthalein.

Dụng cụ: ống nghiệm, mặt kính đồng hồ.

Tiến hành:

1. Phản ứng với chất chỉ thị:

Nhỏ một giọt dung dịch methylamine 0,1 M lên mẫu giấy pH hoặc giấy quỳ tím đặt trên mặt kính đồng hồ.

Quan sát và mô tả sự thay đổi màu sắc của giấy pH.

2. Phản ứng với dung dịch acid:

- Cho 2 mL dung dịch methylamine 0,1 M vào ống nghiệm, thêm tiếp 1 giọt phenolphthalein.

- Nhỏ từ từ 2 mL dung dịch HCl 0,1 M vào ống nghiệm.

Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học.

3. Phản ứng với dung dịch muối:

- Cho khoảng 1 mL dung dịch FeCl₃ 0,1 M vào ống nghiệm.

- Thêm tiếp khoảng 3 mL dung dịch methylamine 0,1 M vào ống nghiệm.

Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học.

4. Phản ứng với copper(II) hydroxide: TRI THỨC

- Cho khoảng 2 mL dung dịch CuSO4 0,1 M vào ống nghiệm.

- Thêm từ từ dung dịch methylamine 0,1 M vào ống nghiệm, lắc đều tới khi kết tủa tan hết.

Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học.

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

                            metyl amoni clorua

FeCl₃ + 3CH₃NH₂ + 3H₂O→ Fe(OH)₃ + 3CH₃NH₃CI

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 + 2CH₃NH₃CI

Cu(OH)₂ + 4CH₃NH₂ [Cu(CH₃NH₂)₄](OH)₂

(Trang 39)

?

4. Giấm có thể dùng để khử mùi tanh của cá. Giải thích và viết phương trình hoá học. (Biết mùi tanh của cá thường do trimethylamine gây ra.)

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°C) tạo thành muối diazonium (thường được dùng tổng hợp phẩm nhuộm azo và dược phẩm).

C₆H₅NH₂ + HONO + HCl →[C₆H₅N₂]+CI- + 2H₂O

3. Phản ứng của aniline với nước bromine

Thí nghiệm: Phản ứng của aniline với nước bromine

Chuẩn bị:

Hoá chất: dung dịch aniline loãng, nước bromine.

Dụng cụ: ống nghiệm.

Tiến hành:

- Cho khoảng 1 mL nước bromine vào ống nghiệm.

- Thêm từ từ vài giọt dung dịch aniline loãng vào ống nghiệm.

Quan sát hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học.

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:

2,4,6-tribromoaniline (kết tủa trắng)

V. ỨNG DỤNG

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 sử dụng làm nguyên liệu tổng hợp tơ sợi.

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

(Trang 40)

VI. ĐIỀU CHẾ

1. Alkyl hóa amoniac

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 HCI.

Ví dụ: C₆H₅NO₂ + 6[H]  C₆H₅NH₂ + 2H₂O

EM ĐÃ HỌC

• Amine là dẫn xuất của ammonia, trong đó nguyên tử hydrogen trong phân tửammonia được thay thế bằng gốc hydrocarbon. Có thể phân loại amine theo bậc amine (amine bậc một, bậc hai và bậc ba) hoặc theo đặc điểm cấu tạo gốc hydrocarbon (alkylamine và arylamine).
• Amine có tính base yếu; một số amine như methylamine, ethylamine tạo được hợp chất phức với Cu²⁺; các alkylamine bậc một phản ứng với HNO₂ tạo thành alcohol và giải phóng N2; Aniline phản ứng với HNO₂ ở nhiệt độ thấp tạo muối diazonium; aniline dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzene hơn so với benzene.
• Các amine được điều chế bằng cách alkyl hoá ammonia hoặc khử hợp chất nitro.
• Các amine là nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, polymer và tơ sợi. 

EM CÓ THỂ

Biết sử dụng, cũng như xử lí một số vấn đề thực tế có liên quan đến amine.