Номер 64, страница 144 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.64. В чём заключаются отличия в химических свойствах алифатических и ароматических аминов? Проиллюстрируйте эти различия на примере метиламина и анилина.

Химические свойства алифатических и ароматических аминов определяются взаимным влиянием аминогруппы ($–NH_2$) и связанного с ней углеводородного радикала. Основные отличия заключаются в основности аминов и в реакциях, связанных с наличием бензольного кольца у ароматических аминов. Проиллюстрируем эти различия на примере метиламина ($CH_3NH_2$) и анилина ($C_6H_5NH_2$).

1. Различия в основности

Основность аминов обусловлена наличием неподеленной электронной пары у атома азота, которая способна присоединять протон ($H^+$).

В метиламине, который является алифатическим амином, метильная группа ($CH_3–$) проявляет положительный индуктивный эффект (+I). Она «подталкивает» электронную плотность к атому азота, увеличивая ее. Это делает неподеленную электронную пару более доступной для протона, и, следовательно, метиламин является сильным основанием, более сильным, чем аммиак.

Реакция с кислотой:

$CH_3–NH_2 + HCl \rightarrow [CH_3–NH_3]^+Cl^-$ (хлорид метиламмония)

В анилине, ароматическом амине, неподеленная электронная пара атома азота вступает в сопряжение с $\pi$-системой бензольного кольца (отрицательный мезомерный эффект, –M). Эта делокализация (рассредоточение) уменьшает электронную плотность на атоме азота. В результате анилин является гораздо более слабым основанием, чем метиламин и аммиак.

Реакция с кислотой:

$C_6H_5–NH_2 + HCl \rightarrow [C_6H_5–NH_3]^+Cl^-$ (хлорид фениламмония)

Ответ: Основное отличие заключается в том, что алифатические амины (метиламин) являются более сильными основаниями, чем ароматические (анилин). Причина кроется во влиянии радикала: алкильный радикал увеличивает основность, а ароматический радикал — уменьшает.

2. Реакции по бензольному кольцу

Это свойство присуще только ароматическим аминам, таким как анилин. Алифатические амины, как метиламин, в такие реакции не вступают, так как не содержат ароматического кольца. Аминогруппа ($–NH_2$) является сильным активатором бензольного кольца, облегчая реакции электрофильного замещения (например, галогенирование, нитрование) и направляя заместители в орто- и пара-положения.

Иллюстрация на примере бромирования: Анилин обесцвечивает бромную воду, образуя белый осадок 2,4,6-триброманилина. Реакция идет легко при комнатной температуре без катализатора.

$C_6H_5NH_2 + 3Br_2 \rightarrow C_6H_2Br_3NH_2 \downarrow + 3HBr$

Метиламин с бромной водой таким образом не реагирует.

Ответ: Анилин, в отличие от метиламина, способен вступать в реакции электрофильного замещения по бензольному кольцу, причём аминогруппа сильно облегчает эти реакции.

3. Взаимодействие с азотистой кислотой ($HNO_2$)

Реакция с азотистой кислотой протекает по-разному для первичных алифатических и ароматических аминов и служит для их различения.

Метиламин (первичный алифатический амин) при взаимодействии с азотистой кислотой образует неустойчивую соль диазония, которая тут же разлагается с выделением газообразного азота и образованием спирта (метанола).

$CH_3NH_2 + HNO_2 \rightarrow CH_3OH + N_2 \uparrow + H_2O$

Анилин (первичный ароматический амин) при взаимодействии с азотистой кислотой (полученной in situ из $NaNO_2$ и $HCl$) при низкой температуре (0–5 °C) образует относительно устойчивую соль диазония (хлорид фенилдиазония).

$C_6H_5NH_2 + NaNO_2 + 2HCl \xrightarrow{0-5^\circ C} [C_6H_5-N\equiv N]^+Cl^- + NaCl + 2H_2O$

Ответ: При действии азотистой кислоты метиламин разлагается с выделением азота, а анилин при охлаждении образует устойчивую соль диазония.