Номер 4, страница 188 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 27. Неорганические и органические основания в свете теории электролитической диссоциации и протолитической теории - номер 4, страница 188.

Условие.

4. Каковы основные способы получения алифатических и ароматических аминов?

Решение.

Решение 2.

Существует несколько основных промышленных и лабораторных способов получения алифатических и ароматических аминов.

1. Восстановление нитросоединений
Это основной промышленный способ получения ароматических аминов. Реакция заключается в восстановлении нитрогруппы ($-NO_2$) до аминогруппы ($-NH_2$). В качестве восстановителей используют водород на катализаторах (Ni, Pt, Pd) или металлы в кислой среде (Fe, Zn, Sn в HCl). Исторически важной является реакция Зинина (восстановление ароматических нитросоединений сульфидом аммония).
Пример для ароматических аминов (получение анилина):
$C_6H_5NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow C_6H_5NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$
Пример для алифатических аминов (получение этиламина):
$CH_3CH_2NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} CH_3CH_2NH_2 + 2H_2O$
Ответ: Это основной способ получения ароматических аминов и один из способов получения алифатических аминов.

2. Алкилирование аммиака и аминов (реакция Гофмана)
Этот метод используется для получения алифатических аминов путем реакции галогеналканов с аммиаком. Недостатком метода является то, что образующийся первичный амин может дальше реагировать с галогеналканом, что приводит к образованию смеси первичных, вторичных, третичных аминов и четвертичных аммониевых солей. Для получения преимущественно первичного амина реакцию проводят с большим избытком аммиака.
$NH_3 \xrightarrow{+R-Cl} R-NH_2 \xrightarrow{+R-Cl} R_2NH \xrightarrow{+R-Cl} R_3N \xrightarrow{+R-Cl} [R_4N]^+Cl^-$
Пример (первая стадия):
$CH_3Cl + 2NH_3 \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Cl$
Ответ: В результате реакции образуется смесь первичных, вторичных, третичных алифатических аминов и четвертичных аммониевых солей.

3. Восстановление нитрилов
Восстановление нитрилов ($R-C\equiv N$) позволяет получать исключительно первичные алифатические амины. Преимущество этого способа в том, что он позволяет удлинить углеродную цепь на один атом. В качестве восстановителей используют каталитическое гидрирование ($H_2/Ni$) или алюмогидрид лития ($LiAlH_4$).
$R-C\equiv N + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t} R-CH_2-NH_2$
Пример (получение пропиламина):
$CH_3CH_2C\equiv N + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t} CH_3CH_2CH_2-NH_2$
Ответ: Способ получения первичных алифатических аминов с удлинением углеродной цепи.

4. Восстановительное аминирование альдегидов и кетонов
Это универсальный метод синтеза первичных, вторичных и третичных аминов. Альдегид или кетон реагирует с аммиаком (для получения первичного амина), первичным амином (для вторичного) или вторичным амином (для третичного) с последующим восстановлением промежуточного продукта (имина).
Пример получения первичного амина:
$R-CHO + NH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} R-CH_2-NH_2 + H_2O$
Пример получения вторичного амина:
$R-CHO + R'-NH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} R-CH_2-NH-R' + H_2O$
Ответ: Гибкий способ получения первичных, вторичных и третичных алифатических аминов.