تعريف:
الأمينات هي مركبات عضوية أزوتية تنتج من استبدال ذرة أو ذرتين أو ثلاث ذرات هيدروجين بمجموعة ألكيلية أو أريلية ،صيغتها العامة CnH2n+3N.
المجموعة الكربونية الألكيلية:
هي سلسلة كربونية أليفاتية( غير حلقية) صيغتها CnH2n+1
كما يمكننا أن نتصوره بأنه ألكان نزع منه ذرة هيدروجين
مثال
وهي مجموعة كربونية حلقية صيغتها العامة C6H5 يمكن تصوره بأنه حلقة بنزين نزعت منها ذرة هيدروجين، ونرمز لها Ar.
الأصناف الثلاثة للأمينات:
تصنف الأمينات إلى ثلاثة أصناف ، حسب عدد المجموعات الكربونية المرتبطة بذرة الأزوت.
هي الأمينات التي تكون فيها ذرة الأزوت مرتبطة بمجموعة ألكيلية أو أريلية واحدة.
مثال:
الأمينات الثانوية:
هي الأمينات التي يكون فيها ذرة الأزوت مرتبطة بمجموعتين ألكيليتين أو أريليتين أو ألكيلية و أريلية.
هي الامينات التي تكون فيها ذرة الازوت مرتبطة بثلاثة جذور اليفاتية او حلقية.
المجموعة الوظيفية الأمينية:
تشترك الأمينات مهما كان صنفها في ذرة الأزوت ,ومما سبق يمكن أن نستنتج بأن المجموعة الوظيفية الأمينية هي حسب صنف الكحول كمايلي:
الأمينات لها بنية مماثلة لبنية جزيء النشادر وهي بنية هرم رباعي الوجوه تشكل فيه ذرة النيتروجين قمة الهرم والمجموعات الكربونية و ذرات الهيدروجين قاعدته حسب صنف الأمين
هذه الصورة تم تصغيرها. إضغط هنا لعرض الصورة بالحجم الطبيعي. أبعاد الصورة الأصلية هي 612×198.
تسمى الأمينات حسب قواعد الجمعية الدولية للكيمياء التطبيقية والبحتة I.U.P.A.C كما يلي:
تسمى باسم الألكان الذي يحتوي على نفيس عدد ذرات الكربون بإضافة كلمة أمين متبوعا برقم ذرة الكربون المرتبطة بمجموعة NH2 بحيث تأخذ ذرة الكربون الوظيفية أصغررقم ممكن.
ميثان أمين إيثان أمين
بر وبان أمين
ميثيل -2 بروبان أمين ميثيل – بنزين أمين
نقوم بتعيين أطول سلسلة كربونية تحتوي على المجموعة الوظيفية الأمينية ثم نرقمها بحيث تأخذ ذرة الكربون الوظيفية أصغررقم ، ثم نسمي الجذور مع سبق الجذر المتصل بذرة الأزوت بحرف N ثم اسم الألكان الموافق لأطول سلسلة ورقم ذرة الكربون الوظيفية.
و في حالة وجود عدة جذور ألكيلية نبدأ بالجذر الذي يبدأ بالحرف الأول في ترتيب الأبجدية اللاتينية الغربية.
مثال:
N,N -ايثيل ،ميثيل بنزين أمين
N,N -ايثيل ، بروبان أمين
مثال:
تتغير الخواص الفيزيائية للأمينات كما يلي:
1- الأمينات الأليفاتية ذات الكتلة المنخفضة نسبيا هي غازات في درجة الحرارة العادية ولها رائحة قوية واخزة تشبه رائحة السمك.
2- الأمينات ذات الكتلة المولية الكبيرة نسبيا تكون سائلة ثم بازدياد الكتلة المولية تصبح صلبة ولا رائحة لها.
3- الأمينات لها درجة غليان أعلى من الألكانات واقل من الكحولات بسبب وجود الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الأمينات والتي تنعدم في الألكانات وتقل عن قوة الرابطة الهيدروجينية الموجودة في الكحولات.
4- الأمينات الأولية والثانوية لها درجة غليان أعلى من درجة غليان الثالثية بسبب ضعف الرابطة الهيدروجينية في الأمينات الثالثية.
وتسمى رابطة فاندرفاز نسبة الى العالم الفيزيائي الهولندي فاندرفاز,وهي رابطة كهروستاتيكية،بين الشحنة العنصرية الموجبة التي تتولد في ذرة الهيدروجين في الامين نتيجة اختلاف الكهروسلبية بين ذرة الازوت N وذرة H أوC والشحنة السالبةالعنصرية على ذرة N فيجزيء أمين اخر.وهذه الرابطة هي التي تجعل جزيئات الامين تتماسك فتزداد درجة حرارة الغليان وعند ضعفها تنخفض درجة حرارة الغليان حيث تكون الطاقة اللازمة لتكسير الرابطة الهيدروجينية اقل وبالتالي درجة حرارة أقل.وهذا ما يفسر ان درجة حرارة الغليان للامينات الاولية المتقاربة في كتلها المولية اعلى منها في الثانوية والتي تكون هي الاخرى أعلى منها في الثالثية ولنفس السبب.
الانحلال في الماء :
تنحل الامينات ذات السلسلة الخطية والكتلة الصغير بشراهة في الماءوتنقص ذوبانيتها كلما زادت كتلتها وفق المعادلة
تفسير: انوجود الزوج الالكتروني الحر على ذرة الازوت بامكانه ان ان يشكلرابطة تساندية مع شاردة H+ التي تترك الكترونها الى ذرة الاوكسجين في الماء ويتشكل OH- ثم تشكل هي رابطة تساندية مع ذرة Nبواسطة زوجها الالكتروني الحر فيشكل شاردة الكيل أمونيوم CnH2n+3N+
خاصية : الامينات اسس ضعيفة لان تركيز محلول امين 0.1مول /ل يكون له PH<13 اما لو كان أساسا قويا مثل محلول Na+ +OH- فان ت =0.1مول/ل ليكون له PH=13 .
الخاصية النيكليوفيلية للأمينات
التفاعل مع المشتقات الهالوجينية
تعريف الهالوجينات:
هي مجموعة عناصر العمود السابع في الجدول الدوري،وتتميز بانها ينقصها الكترون واحد لتصبع طبقتها الالكترونية الخارجية متشبعة.وهي العناصر: الفلور F،الكلورCl ،البروم Br ،اليود I .
المشتقات الهالوجينية:
هي المركبات العضوية التي صيغتها العامة R-X حيث X أحد الهالوجينات التالية : الفلور F، الكلورCl ، البروم Br ، اليود I .
مثال :
CH3F CC فلورو ميثان أو فلوريد ميثيل
C2H5Cl N كلورو ايثيل أو كلوريد ايثيل
تجربة : نمزج 0.1 مول من N,N ثنائي ايثيل ايثان امين مع 0.1 مول من C2H5I يوديد الايثيل المنحل في الايثانول ونسخن المزيج فتلاحظ بعد التبريد أن راسبا ابيضا تكون هو يوديد رباعي ايثيل أمونيوم، وفق المعادلة :
تسمى شاردة ايثيل امونيوم بشاردة الامونيوم الرباعية.
تفسير: تتميز ذرة الازوت في جزيء الامين بشحنة جزئية سالبة فهي مستقطبة بشحنة سالبة. بسبب وجود زوج الكتروني حر فيها وبسبب كهلاوسالبيتها المرتفعة بالنسبة للذرات الاخرى مثل H و C في جزيء الامين لذلك فهي مركز نيوكليوفيلي أي محبة للتفاعل مع مركز الشحنة الموجبة. أم ذرة الزوت المرتبطة بالهالوجين I في المركب C2H5I فهي مستقطبة بشحنة موجبة لأن اليود أكثر كهروسالبية منها فهي تمثل مركز الكتروفيلي أي محبة للتفاعل مع مركز الشحنة السالبة . ولذلك عند اقتراب الذرتين فان ذرة الكربون في C2H5I المرتبطة بـ I تفقد الكترونها الى I ويتكونI – وتشكل هي مع الزوج الالكتروني الحر في ذرة N رابطة تساندية فـتـتشكل شاردة الامونيوم الرباعية.
تعميم : النيوكليوفيل هو اما شاردة سالبة
مثل: الفلور- F ،الكلورCl- ،البروم Br- ،اليود I-
أو مجموعة من الذرات لها زوج الكتروني حر. H2O ، NH3 ،R-OH .
الالكتروفيل هو مركب تكون فيه إحدى الذرات مستقطبة بشحنة موجبة مثل هاليدات الألكيلR-Cl , R-I , R-F , R-Br :.
الخاصية النيوكليوفيلية للامنات راجعة الى وجود زوج الكتروني حر في ذرة الازوت.
تفاعلات الأمينات الأولية والثانوية مع المشتقات االهالوجينية –تفاعلات هوفمان.
يمكن تلخيص تفاعل هوفمان كما يلي:
1. خاصية نيوكليوفيلية
شاردة امونيوم رباعية هاليد ألكيل + أمين أولي
2. تفاعل بخاصية حمض-أساس
حمض مرافق للأمين + أمين ثانوي أمين أولي + شاردةأمونيوم رباعية
إن التفاعل الاول بطيئ ولذلك عندما توجد شاردة الامونيوم الرباعية ذات الخاصية الحمضية يكون الامين مازال موجودا وهو كما نرأينا دي خاصية اساسية ،فيحدث تفاعل بين الامين – الاساس-والشاردة الرباعية –الحمض- فيحدث تخلي الشاردة الرباعية عن H+ ولذلك ينتج أمين جديد.
والذي بدوره يتفاعل مع هاليد الكيل بنفس الطريقة حتى نحصل في الاخير على شاردة رباعية بها اربع جذور الكيلية مرتبطة ب N والتي لا يمكن ان تتفاعل مع الامين لذلك هي مستقرة.ونتيجة لهذا يكون لدينا مزيج مكون من امين اولي و ثانوي وثالثي والشاردة الرباعية –في حالة تفاعل امين اولي مع هاليد الكيل-وامين ثانوي وثالثي والشاردة الرباعية –في حالة تفاعل امين ثانوي مع هاليد الكيل .ففي حالة الأمين الاولي تكون معادلة التفاعل:
نتيجة:
تفاعل امين اولي مع هاليد الكيل يتم بتفاعل متسلسل يسمى تفاعل هوفمان وينتج امين ثانوي وثالثي و شاردة الامونيوم الرباعية
تفاعل امين ثانوي مع هاليد الكيل يتم وفق تفاعل هوفمان وينتج امين ثالثي وشاردة الأمونيوم الرباعية
