- Recuerda las reacciones mediante las cuales se pueden obtener aminas: (a) reacción de una halogenoalcano con $\text{NH}_3$ en etanol, calentado bajo presión. La clasificación de las aminas no será objeto de evaluación en el nivel AS.
Compuestos nitrogenados
A-Level Química · Tema 19
7:46
Compuestos de nitrógeno
Mira el hilo en una chaqueta, una cuerda, un par de medias: nailon. Está construido con dos tipos de moléculas, unidas una y otra vez —una con un grupo de nitrógeno…
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19.1
Aminas primarias
Syllabus
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Una amina 胺 tiene un grupo $\text{–NH}_2$ (el nitrógeno reemplaza a un hidrógeno del amoníaco).
Síntesis de una amina primaria
Calienta un haloalcano 卤代烷 con amoníaco disuelto en etanol, bajo presión:
$$\text{C}_2\text{H}_5\text{Br} + \text{NH}_3 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{HBr}$$
Esta es una sustitución nucleofílica 亲核取代: el par solitario del nitrógeno del amoníaco ataca al carbono ligeramente positivo y expulsa al halógeno. Se utiliza un exceso de amoníaco, ya que si no, la amina formada podría reaccionar nuevamente.
Explorar
Laboratorio de reacción de aminas
Clasificar ejemplos de aminas según su basicidad y comportamiento nucleofílico.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| amine/ˈæmaɪn/ | 胺 | àn |
| halogenoalkane/ˈheɪləʊdʒnəʊlkeɪn/ | 卤代烷 | lǔ dài wán |
| nucleophilic substitution/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | 亲核取代 | qīn hé qǔ dài |
19.2
Nitrilos e hidroxicianhidrinas
Syllabus
- Recordar las reacciones mediante las cuales se pueden obtener nitrilos: (a) reacción de un halogenoalcano con $\text{KCN}$ en etanol y calor
- Recordar las reacciones mediante las cuales se pueden obtener hidroxinitrilos: (a) la reacción de aldehídos y cetonas con $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ como catalizador y calor
- Describir la hidrólisis de nitrilos con ácido diluido o base diluida, seguida de acidificación, para producir un ácido carboxílico
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Síntesis de un nitrilo
Calienta un haloalcano con cianuro de potasio ($\text{KCN}$) en etanol:
$$\text{C}_2\text{H}_5\text{Br} + \text{KCN} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_5\text{CN} + \text{KBr}$$
También se trata de una sustitución nucleofílica, con el ion $\text{CN}^-$ como nucleófilo. Es útil porque añade un átomo de carbono a la cadena. El producto es un nitrilo 腈.
Síntesis de una hidroxicianhidrina
Añade $\text{HCN}$ (con $\text{KCN}$ como catalizador, y calor) a un aldehído 醛 o cetona 酮. El $\text{H}$ y el $\text{CN}$ se adicionan sobre el enlace C=O para dar lugar a una hidroxicianhidrina 羟基腈. El reactivo es el cianuro de hidrógeno 氰化氢, y el mecanismo es una adición nucleofílica 亲核加成.
Hidrólisis de nitrilos
Calienta suavemente un nitrilo con ácido diluido (o base diluida, luego acidifica). Esta hidrólisis 水解 convierte el grupo $\text{–CN}$ en un grupo $\text{–COOH}$, dando lugar a un ácido carboxílico 羧酸:
$$\text{CH}_3\text{CN} + 2\text{H}_2\text{O} + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} + \text{NH}_4\text{Cl}$$
Un nitrilo también puede ser reducido por hidrógeno y un catalizador para formar una amina, que es la ruta de reducción 还原 hacia una amina de cadena más larga.
Ejemplo resuelto. Partiendo de bromoetano, sintetizar ácido propanoico. Compare primero los carbonos: el bromoetano tiene 2 y el ácido propanoico tiene 3, por lo que se debe añadir un carbono; y la $\text{KCN}$ paso es la reacción que lo hace. Paso 1: caliente el bromoetano con etanolico $\text{KCN}$; la sustitución nucleofílica da propanonitrilo, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CN}$, que ahora tiene 3 carbonos porque el $\text{CN}$ carbono se une a la cadena. Paso 2: hierva a reflujo el nitrilo con diluido $\text{HCl}$; la hidrólisis produce ácido propanoico. Cuente los carbonos antes de planificar: siempre que el producto tenga exactamente uno más que el material de partida, la ruta del nitrilo es casi siempre la respuesta esperada, y recuerde que el $\text{CN}$ carbono forma parte de la nueva cadena.
Explorar
Ruta de síntesis de nitrilos
Seguir a los nitrilos y hidroxinitrilos como herramientas para la extensión de la cadena de carbono.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| nitrile/ˈnaɪtraɪl/ | 腈 | jīng |
| aldehyde/ˈældɪhaɪd/ | 醛 | quán |
| ketone/ˈketəʊn/ | 酮 | tóng |
| hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ | 羟基腈 | qiǎng jī jīng |
| hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ | 氰化氢 | qíng huà qīng |
| nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ | 亲核加成 | qīn hé jiā chéng |
| hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ | 水解 | shuǐ jiě |
| carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ | 羧酸 | suō suān |
| reduction/rɪˈdʌkʃn/ | 还原 | huán yuán |
19.2
Consejos para el examen
- Las aminas son bases (el par libre del N acepta $\text{H}^+$); las aminas alifáticas son bases más fuertes que el amoníaco.
- Síntesis de aminas: reduzca un nitrilo, o reaccione una halogenoalcano con exceso de amoníaco.
- KCN añade un carbono (halogenoalcano → nitrilo) — lleve un control cuidadoso del conteo de carbonos en las rutas de síntesis.
- Indique los reactivos y condiciones con precisión para cada conversión.
Lecciones interactivas sobre este tema
Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.