窒素化合物

アミン は $\text{–NH}_2$ （primary）または $\text{–NH}$ （secondary）基を持つ。

アミンの合成

• エタノール中の $\text{NH}_3$ とハロゲンアルカン、加圧下で加熱 → primaryアミン。
• ハロゲンアルカンを primaryアミンと混合し、加圧下で加熱 → secondaryアミン。
• アミドの $\text{LiAlH}_4$ による還元。
• 還元 により ニトリル を $\text{LiAlH}_4$ または $\text{H}_2/\text{Ni}$ で还原する。

アミン（または アンモニア ）はアシルクロリドと 縮合反応 を起こしてアミドを生成する。試薬は アシルクロリド である。

アミンの塩基性

アミンの 塩基性 は窒素上の非共有電子対に由来し、この電子対は水から $\text{H}^+$ を受け取ることができる。

フェニルアミンの合成

フェニルアミン をベンゼンから2工程で作る：ベンゼンを硝酸化してニトロベンゼンとし、それを熱 $\text{Sn}$ と濃硫酸 $\text{HCl}$ で還元し、さらに $\text{NaOH(aq)}$ を加える。

反応

• 室温で臭素水と反応 → 2,4,6-トリブロモフェニルアミン（白色沈殿）。ベンゼン環は、フェノールと同様に活性化されている。
• $\text{HNO}_2$（$\text{NaNO}_2$から希酸で調製）を$10\,°\text{C}$以下に保ち反応させるとジアゾニウム塩が生成し、これを水中で温めるとフェノールとなる。

塩基性の比較

エチルアミンが最も強い塩基である：アルキル基が電子密度を窒素原子へ押し出し、非共有電子対がより利用しやすくなるためである。フェニルアミンが最も弱いのは、非共有電子対が**ベンゼン環へ共鳴（脱局在化）**しているためであり、プロトン（$\text{H}^+$）を受け取ることが難しいからである。

アゾ化合物

ジアゾニウム塩（ベンゼンジアゾニウム塩化物）は$\text{NaOH(aq)}$でフェノールとカップリングしてアゾ化合物を形成する。アゾ基は$\text{–N=N–}$である。アゾ化合物は鮮やかな色を持ち、多くが染料として用いられる；他の多くのアゾ染料も同様の方法で作られる。

** worked example.** あるアミノ酸の等電点はpH 6.0である。pH 2、pH 6.0、pH 11におけるその電荷と、電気泳動中に移動する電極を答えよ。毎回、溶液のpHと等電点を比較せよ。pH 2では等電点よりはるかに低いため溶液は酸性であり、$\text{–NH}_2$が$\text{H}^{+}$を受け取る。したがってアミノ酸は正電荷を帯びて陰極（負極）へ移動する。pH 6.0ではちょうど等電点に相当するため、ツビオンとなり正味電荷がないので移動しない。pH 11では等電点よりはるかに高いため、$\text{–COOH}$が$\text{H}^{+}$を失う。このときアミノ酸は負電荷を帯びて陽極へ移動する。pHを等電点と比較し、常に7とは比較しないこと。また、ツビオンは両方の電荷を保持しており、単に正味電荷がないだけであることを留意すること。

アミドは、室温でアンモニアまたは第一級アミンとアシルクロリドが反応して生成する。

その反応:

• 加水分解: 水溶性酸またはアルカリと反応し、カルボン酸（またはその塩）およびアミン（またはアンモニウム塩）を生成する。
• 還元: C=O基を$\text{LiAlH}_4$で還元してアミンを得る。

アミドはアミンに比べてはるかに弱い塩基である。なぜなら、窒素の非共有電子対が隣接するC=O基へ共鳴（脱局在化）しており、プロトン（$\text{H}^+$）を受け取ることができないからである。

アミノ酸は、塩基性の$\text{–NH}_2$基と酸性の$\text{–COOH}$基の両方を持っている。

ツビオンと等電点

$\text{–COOH}$が同じ分子内の$\text{–NH}_2$に$\text{H}^+$を供与することでツビオン（$\text{H}_3\text{N}^+\text{–CHR–COO}^-$）を形成する。これは正端と負端の両方を持つが、全体としては電荷を持たないイオンである。

• 酸性（低いpH）では、アミノ酸が$\text{H}^+$を受け取って正電荷を帯びる。
• アルカリ性（高いpH）では、$\text{H}^+$を失って負電荷を帯びる。
• 特殊なpHである等電点においては、ほぼすべてが正味電荷のないツビオンの状態で存在する。

ペプチド結合

2つのアミノ酸が縮合反応により結合する：一方の$\text{–COOH}$と他方の$\text{–NH}_2$が反応し、水を失ってペプチド結合（アミド結合）を形成する。2つのアミノ酸からはジペプチド、3つからはトリペプチドが生成する。

電気泳動

電気泳動では、混合物を所定のpHで電界中に置く：

• 等電点より高いpHではアミノ酸は負電荷を帯びて正極へ移動する。
• 等電点より低いpHでは正電荷を帯びて負極へ移動する。
• 等電点においては移動しない。これにより異なるアミノ酸が分離される。

よくある間違い。

• フェニルアミンがエチルアミンより強い塩基であると「環が電子を供与するため」と言うこと。実際には逆であり、窒素の非共有電子対は環に共役しているため、$\text{H}^+$への利用可能性が低く、フェニルアミンは3つの中で最も弱い塩基である。
• アミドをアミンのように塩基性と見なすこと。アミドでは非共有電子対がC=O基に共役しているため、アミドは実質的に中性である。
• 上記のジアゾニウム塩を$10\,°\text{C}$にする。ジアゾニウムイオンは加熱すると分解し、フェノールと窒素ガスを生成するため、カップリングするまで**$10\,°\text{C}$の下**に保つ必要がある。
• 酸性条件下でのフェノールとのカップリング。カップリングはアルカリ性溶液（$\text{NaOH(aq)}$）で行われ、フェノキシドイオンの方が強く活性化される。
• アンモニアのみを使って純粋な第一級アミンを作る。生成した第一級アミン自体が求核試薬であり、さらに反応するため、第一級アミンを優先させるために大量の過剰のアンモニアが必要である。
• イオン交換法でアミノ酸を間違った方向へ送ること。等電点以下では正電荷を帯びて陰極へ移動し、等電点以上では負電荷を帯びて陽極へ移動する。
• ゼイターイオンを電荷のないアミノ酸として描くこと。ゼイターイオンは$\text{H}_3\text{N}^+\text{–CHR–COO}^-$である：両方の基はイオン化しているが、全体としての電荷はゼロである。

• フェニルアミンは脂肪族アミンよりも弱い塩基である。Nの非共有電子対が環へ共鳴（脱局在化）するためである。
• ジアゾ化（$\text{NaNO}_2$/HCl、$10\ ^\circ\text{C}$以下）およびカップリングによりアゾ染料が得られる。条件と発色産物を覚えること。
• アミノ酸はツビオン（$-\text{NH}_2$と$-\text{COOH}$の両方を含む）であるため、両性である。等電点の両側での挙動を説明できること。