Amine
Khái niệm, phân loại, đồng phân, danh pháp; cấu tạo phân tử; tính chất vật lí, tính chất hoá học (tính base, phản ứng thế, với nitrous acid), ứng dụng và điều chế amine
| Ammonia | Thay 1 H | Thay 2 H | Thay 3 H |
|---|---|---|---|
| $\text{NH}_3$ | $\text{CH}_3\text{-NH}_2$ | $\text{CH}_3\text{-NH-CH}_3$ | $(\text{CH}_3)_3\text{N}$ |
| — | Methylamine | Dimethylamine | Trimethylamine |
▸ Công thức tổng quát
- Amine đơn chức no, mạch hở: $\text{C}_n\text{H}_{2n+3}\text{N}$ (n ≥ 1).
- Amine thơm đơn chức: $\text{C}_n\text{H}_{2n-5}\text{N}$ (n ≥ 6).
▸ Cách nhận dạng amine
Hợp chất hữu cơ chứa nguyên tử N, trong đó N liên kết trực tiếp với gốc hydrocarbon (không liên kết với nhóm $\text{C=O}$ như amide).
| Là amine | Không phải amine |
|---|---|
| $\text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_2$ | $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ (alcohol) |
| $(\text{C}_2\text{H}_5)_2\text{NH}$ | $\text{CH}_3\text{COOH}$ (acid) |
| $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$ | $\text{CH}_3\text{CONH}_2$ (amide) |
▸ Phân loại theo bậc amine
Bậc của amine = số gốc hydrocarbon liên kết trực tiếp với nguyên tử nitrogen.
| Bậc | Công thức | Ví dụ |
|---|---|---|
| Bậc 1 | $\text{R-NH}_2$ | $\text{CH}_3\text{NH}_2$, $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$ |
| Bậc 2 | $\text{R-NH-R}^{\prime}$ | $\text{CH}_3\text{-NH-CH}_3$ |
| Bậc 3 | $\text{R-N(R}^{\prime})\text{-R}^{\prime\prime}$ | $(\text{CH}_3)_3\text{N}$ |
▸ Phân loại theo gốc hydrocarbon
| Loại | Đặc điểm | Ví dụ |
|---|---|---|
| Alkylamine (amine no) | Nhóm amine gắn với gốc alkyl | $\text{CH}_3\text{NH}_2$, $(\text{CH}_3)_2\text{NH}$ |
| Arylamine (amine thơm) | Nhóm amine gắn trực tiếp với C của vòng benzene | $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$ (aniline) |
▸ Các loại đồng phân
Amine có đồng phân về: mạch carbon, vị trí nhóm chức ($\text{-NH}_2$), và bậc amine (1, 2, 3).
| Công thức | Số đồng phân | Chi tiết |
|---|---|---|
| $\text{C}_2\text{H}_7\text{N}$ | 2 | 1 bậc 1, 1 bậc 2 |
| $\text{C}_3\text{H}_9\text{N}$ | 4 | 2 bậc 1, 1 bậc 2, 1 bậc 3 |
| $\text{C}_4\text{H}_{11}\text{N}$ | 8 | 4 bậc 1, 3 bậc 2, 1 bậc 3 |
▸ Danh pháp
- Tên gốc-chức: tên gốc hydrocarbon + amine.
- Tên thay thế (IUPAC): tên hydrocarbon mạch chính + vị trí + amine; dùng "N-" cho nhóm thế gắn với N (amine bậc 2, 3).
| Công thức | Tên gốc-chức | Tên thay thế |
|---|---|---|
| $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2$ | Propylamine | Propan-1-amine |
| $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{NHCH}_3$ | Ethylmethylamine | N-methylethanamine |
| $(\text{CH}_3)_3\text{N}$ | Trimethylamine | N,N-dimethylmethanamine |
| $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$ | Phenylamine | Aniline (thông thường) |
▸ Cấu tạo methylamine ($\text{CH}_3\text{NH}_2$)
- Nguyên tử N lai hoá $sp^3$, phân tử hình tháp tam giác (tương tự $\text{NH}_3$).
- N còn một cặp electron chưa liên kết → có khả năng nhận proton $\text{H}^+$ → tính base.
- N có số oxi hoá $-3$ (thấp nhất) → có tính khử; tạo liên kết hydrogen với nước → tan tốt.
▸ Cấu tạo aniline ($\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$)
Nhóm $\text{-NH}_2$ gắn trực tiếp vào vòng benzene; cặp electron trên N liên hợp với hệ π của vòng benzene.
| Ảnh hưởng | Hệ quả |
|---|---|
| Vòng benzene → nhóm $\text{-NH}_2$ | Giảm mật độ electron trên N → giảm tính base |
| Nhóm $\text{-NH}_2$ → vòng benzene | Tăng mật độ electron ở vị trí ortho, para → dễ thế hơn |
▸ Tính chất vật lí
| Tính chất | Alkylamine | Aniline |
|---|---|---|
| Trạng thái | Khí (C1, C2), lỏng (từ C3) | Lỏng |
| Mùi | Mùi khai/tanh (như cá) | Mùi đặc trưng |
| Độ tan trong nước | Tan tốt (tạo liên kết H) | Ít tan |
Alkylamine nhỏ tan tốt do tạo liên kết hydrogen với nước; khi số C tăng, gốc kị nước lớn dần → độ tan giảm. Aniline ít tan vì vòng benzene kị nước chiếm phần lớn phân tử.
Nguyên tử N còn cặp electron chưa liên kết, có khả năng nhận proton $\text{H}^+$ → amine thể hiện tính base.
- Gốc alkyl đẩy electron → tăng mật độ electron trên N → tính base mạnh hơn $\text{NH}_3$.
- Vòng benzene hút electron (liên hợp) → giảm mật độ electron trên N → aniline có tính base yếu hơn $\text{NH}_3$.
▸ Với chất chỉ thị
Alkylamine làm quỳ tím hoá xanh (và phenolphthalein hoá hồng); aniline không làm đổi màu quỳ tím (tính base quá yếu).
▸ Với acid (HCl) → tạo muối
$\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{HCl} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_3\text{Cl}$
▸ Với dung dịch muối → tạo hydroxide không tan
Hiện tượng: xuất hiện kết tủa nâu đỏ $\text{Fe(OH)}_3$.
▸ Tạo phức với $\text{Cu(OH)}_2$ (alkylamine)
Tương tự ammonia, các alkylamine hoà tan $\text{Cu(OH)}_2$ tạo dung dịch phức màu xanh lam đậm:
▸ Phản ứng thế ở vòng thơm (chỉ aniline)
Nhóm $\text{-NH}_2$ đẩy electron vào vòng → aniline rất dễ thế. Với nước bromine:
Hiện tượng: kết tủa trắng (2,4,6-tribromoaniline). Phản ứng dùng để nhận biết aniline (tương tự phenol với $\text{Br}_2$).
▸ Phản ứng với nitrous acid ($\text{HNO}_2$)
$\text{HNO}_2$ không bền, tạo ra ngay trong hỗn hợp: $\text{NaNO}_2 + \text{HCl} \rightarrow \text{HNO}_2 + \text{NaCl}$.
• Alkylamine bậc 1 (có tính khử):
Hiện tượng: có khí không màu ($\text{N}_2$) thoát ra.
• Aniline ở nhiệt độ thấp (0–5°C) tạo muối diazonium:
Muối diazonium là hợp chất quan trọng trong tổng hợp phẩm nhuộm azo.
▸ Ứng dụng
- Aniline: nguyên liệu tổng hợp phẩm nhuộm azo, dược phẩm (paracetamol, sulfonamide), polymer (polyurethane).
- Hexamethylenediamine $\text{H}_2\text{N}[\text{CH}_2]_6\text{NH}_2$: tổng hợp nylon-6,6 (phản ứng với adipic acid).
▸ Điều chế
• Alkyl hoá ammonia: cho $\text{NH}_3$ phản ứng với alkyl halide:
• Khử hợp chất nitro (điều chế aniline):
Sơ đồ tổng hợp aniline từ benzene:
| Nội dung | Ghi nhớ |
|---|---|
| Amine | Dẫn xuất của $\text{NH}_3$ (thay H bằng gốc hydrocarbon) |
| Amine no đơn chức | $\text{C}_n\text{H}_{2n+3}\text{N}$; amine thơm đơn chức $\text{C}_n\text{H}_{2n-5}\text{N}$ |
| Bậc amine | Số gốc R gắn với N (bậc 1, 2, 3) |
| Tính base | Alkylamine $>$ $\text{NH}_3$ $>$ Aniline |
| Quỳ tím | Alkylamine → xanh; aniline → không đổi màu |
| Với HCl | $\text{R-NH}_2 + \text{HCl} \rightarrow \text{R-NH}_3\text{Cl}$; $n_{\text{amine}} = n_{\text{HCl}}$ |
| Aniline với $\text{Br}_2$ | $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + 3\text{Br}_2 \rightarrow$ kết tủa trắng; $n_{\text{aniline}} : n_{\text{Br}_2} = 1:3$ |
| Điều chế aniline | Khử nitrobenzene bằng Fe/HCl |
ALKYL $>$ AMMONIA $>$ ANILINE (tính base)
QUỲ XANH → alkylamine | KẾT TỦA TRẮNG với $\text{Br}_2$ → aniline
▸ Một số lỗi thường gặp
| Lỗi sai | Cần nhớ đúng |
|---|---|
| Cho aniline làm quỳ tím hoá xanh | Aniline có tính base quá yếu → không đổi màu quỳ |
| Cho aniline có tính base mạnh hơn $\text{NH}_3$ | Aniline yếu hơn $\text{NH}_3$; alkylamine mới mạnh hơn |
| Lẫn bậc amine với bậc alcohol | Bậc amine = số gốc R gắn với N |
| Cho alkylamine phản ứng với $\text{Br}_2$ tạo kết tủa | Chỉ aniline (vòng thơm) tạo kết tủa trắng với $\text{Br}_2$ |
| Quên tỉ lệ $1:3$ khi aniline phản ứng với $\text{Br}_2$ | $n_{\text{aniline}} : n_{\text{Br}_2} = 1 : 3$ |
Cùng luyện Bài 8 – Amine!
28 câu: 22 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 4 tự luận
Tuyệt vời!
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ