17. Dusíkaté deriváty a heterocyklické sloučeniny

17.
Dusíkaté deriváty a heterocykly

• dusíkaté deriváty uhlovodíků – aminy a nitroderiváty

• chemické vlastnosti a reakce dusíkatých derivátů

• významní zástupci a jejich využití

• charakteristika, vlastnosti a rozdělení heterocyklů

• pyrimidin a purin jako základ dusíkatých bází

• významné pětičlenné a šestičlenné heterocykly

• charakteristika, vlastnosti a rozdělení alkaloidů

• Běžně užívané alkaloidy

Obsahují ve svých molekulách vazbu C-N

Dusík je ve svých sloučeninách trojvazný

Významými skupinami dusíkatých derivátů jsou nitrosloučeniny a aminy

AMINY

Amin: dusíkatý derivát uhlovodíku odvozený od amoniaku

Obsahují AMINOSKUPINU -NH2 NH N

• v molekule uhlovodíku je na uhlík navázána aminoskupina

• primární aminy R – NH2 (navázán 1 alkyl)

• sekundární aminy R2 – NH

• terciární aminy R3 – N

• Nejnižší aminy jsou plyny s charakteristickým zápachem po amoniaku, rozpustné ve vodě

• Vyšší alifatické a aromatické aminy jsou kapaliny

• Aminy odvozené od kondenzovaných uhllovodíků jsou pevné, krystalické, bez zápachu

• zásaditý charakter = mají volný elektronový pár

• nukleofilní látky = přebytek elektronů- jsou donorem

• indukční efekt: záporný (elektrony σ posunuty k substituentu)

• mezomerní efekt: kladný (diriguje další substituenty do poloh ortho a para)

Reakce aminů

1. amonné soli: amin + kyselina -> amonná sůl

   • CH3NH2 + HCl -> CH3NH3+Cl-

2. diazotace: aromatický primární amin + směs dusitanu a anorganické kyseliny -> diazoniová sůl

3. kopulace: diazoniová sůl + fenol/aromatický amin -> azosloučenina (barviva)

   • azobarviva: methylčerveň a methyloranž – acidobazické indikátory (určujeme pH)

Příprava aminů

1. alifatické aminy: amoniak + R-X

2. aromatické aminy: redukce nitrosloučenin (katalyzátor nikl)

Zástupci aminů

Methylamin, dimethylamin, trimethylamin

• zapáchající látky

• využití: organické syntézy

Anilin (fenylamin)

• žlutá jedovatá kapalina

• V ČR se vyrobí 4 % za rok světové produkce

  • vyrábí se benzen + nitrační směs (H2SO4, HNO3) -> anilin

• využití: výroba léčiv a polyuretanů (plast, izolační tvrdá pěna do chladniček, kuchyň houbička)

NITRODERIVÁTY

Nitroderivát: v molekule uhlovodíku je na uhlík navázána aminoskupina NO2

• převážně o kapaliny, mohou být i pevné látky

• nerozpustné ve vodě

• mají typické aroma

• některé jsou jedovaté

• indukční efekt: záporný (elektrony σ posunuty k substituentu)

• mezomerní efekt: záporný (diriguje další substituenty do polohy meta)

Reakce

REDUKCE je ne nejvýznamnější reakcí aromatických nitrosloučeniny, nitro skupinu lze redukovat až na aminoskupinu, účinkem kovu a kyseliny nebo vodíkem za přítomnosti katalyzátoru

Příprava nitroderivátů: nitrací benzenu

1. alifatické nitroderiváty: nitrace uhlovodíků (uhlovodík + HNO3)

2. aromatické nitroderiváty: nitrace arenů (aren + nitrační směs HNO3, H2SO4)

Zástupci nitroderivátů