A-Level Chemistry · A-Level الكيمياء · Topic 19 · الموضوع 19
7:46
مركبات النيتروجين
انظر إلى خيط في جاكيت، أو حبل، أو زوج من الجوارب: النايلون. هو مكوّن من نوعين من الجزيئات، متصلة مرة تلو الأخرى — أحدها يحتوي على مجموعة نيتروجين…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
An amine 胺 has an $\text{–NH}_2$ group (the nitrogen replaces a hydrogen of ammonia).
Heat a halogenoalkane 卤代烷 with ammonia dissolved in ethanol, under pressure:
This is a nucleophilic substitution 亲核取代: the lone pair on the nitrogen of ammonia attacks the slightly positive carbon and pushes out the halogen. You use an excess of ammonia, or the amine made can react again.
الـ أمين يحتوي على مجموعة $\text{–NH}_2$ (النيتروجين يحل محل هيدروجين الأمونيا).
سخّن هالوجينو ألكان مع أمونيا مذابة في الإيثانول، تحت ضغط:
هذه استبدال نوويفيلي: هاجم الزوج الحر على نيتروجين الأمونيا الكربون الموجب جزئياً ودفع الهالوجين للخارج. تستخدم فائض من الأمونيا، أو يمكن أن يتفاعل الأمين الناتج مرة أخرى.
*تكوين أمين أولي: يهاجم الزوج الحر للأمونيا الكربون δ+ ويدفع الهالوجين للخارج — استبدال نوويفيلي
Classify amine examples by basicity and nucleophilic behaviour. · صنّف أمثلة الأمينات حسب قاعدتها وسلوكها كنوكلوفيل.
| English | العربية |
|---|---|
| amine/ˈæmaɪn/ | أمين |
| halogenoalkane/ˈheɪləʊdʒnəʊlkeɪn/ | هالوجينو ألكان |
| nucleophilic substitution/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | استبدال نيوكليوفيلي |
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
Heat a halogenoalkane with potassium cyanide ($\text{KCN}$) in ethanol:
This is also a nucleophilic substitution, with the $\text{CN}^-$ ion as the nucleophile. It is useful because it adds one carbon to the chain. The product is a nitrile 腈.
Add $\text{HCN}$ (with $\text{KCN}$ as catalyst, and heat) to an aldehyde 醛 or ketone 酮. The $\text{H}$ and $\text{CN}$ add across the C=O bond to give a hydroxynitrile 羟基腈. The reagent is hydrogen cyanide 氰化氢, and the mechanism is nucleophilic addition 亲核加成.
Warm a nitrile with dilute acid (or dilute alkali, then acidify). This hydrolysis 水解 turns the $\text{–CN}$ group into a $\text{–COOH}$ group, giving a carboxylic acid 羧酸:
A nitrile can also be reduced by hydrogen and a catalyst to form an amine, which is the reduction 还原 route to a longer-chain amine.
Worked example. Starting from bromoethane, make propanoic acid. Compare the carbons first: bromoethane has 2, propanoic acid has 3, so a carbon must be added - and the $\text{KCN}$ step is the reaction that does it. Step 1: warm bromoethane with ethanolic $\text{KCN}$; nucleophilic substitution gives propanenitrile, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CN}$, which now has 3 carbons because the $\text{CN}$ carbon joins the chain. Step 2: reflux the nitrile with dilute $\text{HCl}$; hydrolysis gives propanoic acid. Count the carbons before you plan: whenever the target has exactly one more than the starting material, the nitrile route is almost always the intended answer, and remember the $\text{CN}$ carbon is part of the new chain.
سخن هالوجينو ألكان مع سيانيد البوتاسيوم ($\text{KCN}$) في الإيثانول:
هذا أيضاً استبدال نوويفيلي، حيث أيون $\text{CN}^-$ هو النووفيل. وهو مفيد لأنه يضيف ذرة كربون واحدة إلى السلسلة. المنتج هو نتريل.
أضف $\text{HCN}$ (مع $\text{KCN}$ كعامل حفاز، وتسخين) إلى ألدهيد أو كيتون. يضاف $\text{H}$ و$\text{CN}$ عبر رابطة C=O لتكوين هيدروكسي نتريل. الكاشف هو حمض الهيدروسيانيك، والآلية هي إضافة نوويفيلي.
*طريقتان لإضافة السيانات لكربون: KCN مع هالوجينو ألكان يحل محله ليعطي نتريل؛ HCN مع مجموعة كربونيل يضيف ليعطي هيدروكسي نتريل
دفّئ نتريلاً مع حمض مخفف (أو قاعدة مخففة ثم حمض). هذا التحلل المائي يحول مجموعة $\text{–CN}$ إلى مجموعة $\text{–COOH}$، ويعطي حمض كربوكسيلي:
يمكن أيضاً اختزال النتريل بواسطة الهيدروجين وعامل حفاز لتكوين أمين، وهو طريق الاختزال للحصول على أمين بسلسلة أطول.
*النتريلات نقطة وصل مفيدة: يضيف KCN ذرة كربون لتكوين النتريل، الذي يتحلل مائياً ليعطي حمض كربوكسيلي أو يُختزل ليعطي أمين
*اختزال النتريل يعطي أمينا؛ ترتبط الأمينات والأحماض ثنائية الكربوكسيل لتكوين بولي أميدات مثل النايلون — الألياف التي أصبحت مشهورة لأول مرة في الجوارب
مثال محلول. انطلاقاً من برومو إيثان، اصنع حمض البروبانويك. قارن عدد ذرات الكربون أولاً: برومو إيثان يحتوي على 2، وحمض البروبانويك يحتوي على 3، لذا يجب إضافة ذرة كربون — والخطوة $\text{KCN}$ هي التفاعل الذي يقوم بذلك. الخطوة 1: دَفِّئ برومو إيثان مع $\text{KCN}$ كحولي؛ الاستبدال النوويفيلي يعطي بروبانونتريل، $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CN}$، والذي يحتوي الآن على 3 ذرات كربون لأن ذرة $\text{CN}$ تتصل بالسلسلة. الخطوة 2: ارجع الغليان للنتريل مع $\text{HCl}$ مخفف؛ التحلل المائي يعطي حمض البروبانويك. احسب عدد ذرات الكربون قبل التخطيط: عندما يكون الهدف يحتوي على ذرة كربون واحدة أكثر من المادة الابتدائية، يكون طريق النتريل هو الإجابة المقصودة في معظم الحالات، وتذكر أن ذرة $\text{CN}$ جزء من السلسلة الجديدة.
Follow nitriles and hydroxynitriles as carbon-chain extension tools. · تابع النتريلات وهيدروكسي نتريلات كأدوات لتمديد السلسلة الكربونية.
| English | العربية |
|---|---|
| nitrile/ˈnaɪtraɪl/ | نيتریل |
| aldehyde/ˈældɪhaɪd/ | ألدهيد |
| ketone/ˈketəʊn/ | كيتون |
| hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ | هيدروكسينيتریل |
| hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ | السيانيد الهيدروجيني |
| nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ | إضافة نيوكليوفيلية |
| hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ | تحلل مائي |
| carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ | حمض كربوكسيلي |
| reduction/rɪˈdʌkʃn/ | الاختزال |
Work through it step by step, with instant-check exercises. · ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.
Past Papers · أوراق الامتحانات السابقة
Loading subjects… · جار تحميل المواضيع…