Номер 67, страница 144 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.67. Расположите следующие амины в порядке увеличения основности: а) анилин; б) 4-нитроанилин; в) этиламин; г) диэтиламин; д) 4-метоксианилин.

Решение

Основность аминов — это их способность выступать в качестве оснований, то есть присоединять протон ($H^+$) за счет неподеленной электронной пары на атоме азота. Сила основания (основность) определяется доступностью этой электронной пары. Факторы, повышающие электронную плотность на атоме азота, увеличивают основность, а факторы, понижающие ее, — уменьшают. Для определения порядка увеличения основности сравним влияние структуры каждого из представленных соединений на их основность.

Во-первых, разделим амины на алифатические (в) этиламин, г) диэтиламин) и ароматические (а) анилин, б) 4-нитроанилин, д) 4-метоксианилин). Алифатические амины являются значительно более сильными основаниями, чем ароматические. Это связано с тем, что в ароматических аминах неподеленная электронная пара азота делокализована по π-системе бензольного кольца (р,π-сопряжение), что снижает ее доступность. В алифатических аминах электронная пара локализована, а алкильные группы (этильные) повышают на ней электронную плотность за счет положительного индуктивного эффекта (+I).

Во-вторых, рассмотрим амины внутри каждой группы.

Среди ароматических аминов самым слабым основанием является б) 4-нитроанилин ($p-NO_2-C_6H_4-NH_2$). Нитрогруппа ($NO_2$) — сильный электроноакцепторный заместитель, который за счет отрицательных индуктивного (-I) и мезомерного (-M) эффектов сильно стягивает электронную плотность с аминогруппы, делая ее наименее основной. а) Анилин ($C_6H_5NH_2$) является более сильным основанием, чем 4-нитроанилин, так как в его молекуле нет дополнительных электроноакцепторных групп. д) 4-метоксианилин ($p-CH_3O-C_6H_4-NH_2$) — самое сильное основание в этой тройке. Метоксигруппа ($CH_3O$) является электронодонорным заместителем. Ее сильный положительный мезомерный эффект (+M) преобладает над слабым отрицательным индуктивным (-I), что приводит к увеличению электронной плотности на атоме азота по сравнению с анилином. Таким образом, для ароматических аминов ряд по увеличению основности следующий: 4-нитроанилин < анилин < 4-метоксианилин.

Среди алифатических аминов г) диэтиламин ($(C_2H_5)_2NH$) является более сильным основанием, чем в) этиламин ($C_2H_5NH_2$). В диэтиламине две этильные группы оказывают более сильный суммарный положительный индуктивный эффект (+I), чем одна этильная группа в этиламине, что и обуславливает его большую основность. Таким образом, для алифатических аминов ряд по увеличению основности следующий: этиламин < диэтиламин.

Наконец, объединяя все соединения в один ряд по возрастанию основности, получаем:

4-нитроанилин < анилин < 4-метоксианилин < этиламин < диэтиламин.

Ответ: б) 4-нитроанилин < а) анилин < д) 4-метоксианилин < в) этиламин < г) диэтиламин.