Добування

1) взаємодія галогенангідридів, ангідридів або естерів з амоніаком, первинними або вторинними амінами:

O O

С H₃—C + 2NH₃ → CH₃—C + NH₄Cl

Cl NH₂

амід (ацетамід)

2) з амонієвих солей карбонових кислот:

О O О

С Н₃—С + NH₃ → СН₃—С суха перегонка СН₃—С + Н₂О

ОН O-NH₄ NH₂

Амоній ацетат ацетамід

або

О O

С Н₃—С + NH₃ → СН₃—С + Н₂О

ОН NH₂

3) неповний гідроліз нітрилів кислот

О

СН₃—C≡N + Н₂О → СН₃—С = NH → СН₃—С

│ NH₂

ОН

Фізичні властивості.

Хімічні властивості

В изначаються наявністю в їх молекулах груп –NH₂ і С=О. Група –NH₂ – аміногрупа – функціональна група амінів, група С=О – карбонільна група – входиться до складу карбонільних сполук (альдегіди і кетони).

Завдяки взаємному впливу атомів в молекулах властивості цих речовин дещо відрізняються від властивостей амінів і карбонільних сполук.

Група - NH₂ виявляє +М-ефект, а група С=О - -М-ефект; р-електрони атома Нітрогену зміщуються до групи С=О:

О ^δ-

R —^δ+С _..

N H₂

Внаслідок цього електронна густина на атомі Нітрогену аміногрупи зменшується і тому зменшується здатність цієї групи зв’язувати іони Н⁺. аміди не вступають в реакції з нуклеофільними реагентами і, на відміну від амінів, є дуже слабкими основами. Аміди, що мають у своїй структурі звязок N-H, є слабкими NH-кислотами.

Кислотно-основні властивості.

Отже, основні властивості –NH₂-групи амідів послаблюються і вони стають практично нейтральними сполуками. Тому аміди утворюють солі тільки з сильними мінеральними кислотами. Причому приєднання протону Н⁺ відбувається переважно до атома О карбонільної групи С=О:

О ^δ- О-Н

СН₃—^δ+С _.. + HCl → СН₃—С + Cl^-

N H₂ N H₂

Разом з тим аміди виявляють слабкі кислотні властивості, оскільки зменшення електронної густини на атомі Нітрогену їх групи NH₂ зумовлює сильніше зміщення до нього електронів зв’язку N←H і, отже, підвищення активності атомів Гідрогену у цій групі:

О

R—С H

N

Н

При взаємодії з металічним натрієм або амідом натрію вони утворюють солі:

О O

R—С + NaNH₂ R—С + NH₃

NH₂ NНNa

Важливою властивістю амідів є їх здатність до лужного і кислотного гідролізу:

В присутності мінеральних кислот або лугів аміди гідролізуються доволі легко. В лужному середовищі аміди перетворюються на сіль карбонової к-ти і аміак (або аміни):

О O

С Н₃—С + NaОH → СН₃—С + NH₃

NH₂ ОNa

В кислому середовищі аміди утворюють карбонові к-ти та амонієві солі. Під дією мінеральної кислоти утворюється протонова форма аміду, котра потім вступає в реакцію з водою:

О O -Н

С Н₃—С + H⁺ → СН₃—С

NH₂ NH₂ ⁺

Протонована форма аміду

ОН O

С Н₃—С + Н₂О → СН₃—С + NH₄⁺

NH₂ ОН

⁺

Аміди вступають в реакцію з нітритною кислотою:

О O

С Н₃—С + НNО₂ → СН₃—С + N₂ + Н₂О

NH₂ ОН

Аміди при нагріванні з водовідбірними реагентами піддаються дегідратації і перетворюються на нітрили карбонових кислот:

О Р₂О₅

С Н₃—С -Н₂О СН₃—С≡N

NH₂ ацетонітрил (нітрил оцтової к-ти)

Серед амідів монокарбонових кислот найважливіше значення мають:

О

- формамід Н—С - безбарвна рідина, розчинна у воді і спиртах

NH₂ Застосовується як розчинник в орган.синтезі.

О

- N, N-диметилформамід (ДМФА) Н—С CH₃

N

CH₃

Безбарвна рідина із слабким запахом, змішується з водою та спиртами. Застосовується як розчинник, у виробництві синтетичних волокон, штучної шкіри. В фармацевтичній промисловості використовується для очистки лікарських препаратів.

Вугільна кислота та її функціональні похідні.

Карбонатна (вугільна) кислота Н₂СО₃ є нестійкою сполукою (завдяки наявності двох ОН-груп біля карбонільного атому С), котра легко розкладається на карбон (IV) оксид та воду.

О

║

НО С ОН

З одного боку, вона належить до гідроксикислот (гідроксимурашина), для якої спиртова група ОН безпосередньо сполучена з атомом С карбоксигрупи, а з другого – до двохосновних кислот (обидва гідроксили карбоксильні):

О

║

НО С ОН

Як двохосновна кислота, вугільна кислота утворює два ряди функціональних похідних, які стійкі і значно поширені, - неповні і повні галогенангідриди, естери (складні ефіри), аміди та ін.

Хлорангідриди вугільної кислоти

Теоретично для вугільної як двохосновної кислоти можна припустити існування двох типів хлорангідридів:

• неповного – монохлорангідрид (хлормурашина (хлорвугільна) кислота)

• повного – дихлорангідрид – фосген

О О

║ ║

НО С Cl Cl С Cl

Хлормурашина к-та фосген

Монохлорангідрид карбонатної к-ти у вільному стані не існує, при утворенні відразу розкладається:

О

║ СО₂ + HCl

НО С Cl

Фосген (СОCl₂) за звичайних умов - газ із запахом прілого сіна, в 3-4 рази важче за повітря, малорозчинний у воді, дуже отруйний – при вдиханні викликає набряк легень (в першу світові війну застосовувався як бойова отруйна речовина).

Добувають при взаємодії карбон (ІІ) оксиду і хлору на світлі або при нагріванні:

С О + Cl₂ ^hν Cl С Cl

║

О

Фосген легко гідролізується водою:

СОCl₂ + Н₂О = СО₂ + HCl

При дії на фосген аміаку атоми хлору заміщуються на аміногрупи. При цьому утворюється діамід вугільної к-ти, який отримав назву карбамід, або сечовина.

C l С Cl NH₂ C NH₂

║ + 2 NH₃ = ║ + 2 HCl

О O

сечовина

Естери (складні ефіри) карбонатної к-ти

Бувають повні і неповні:

О О

║ ║

НО С О-СН₃ СН₃- О С О-СН₃

Монометиловий естер вугільної к-ти диметиловий естер вугільної к-ти

Монометилкарбонат диметилкарбонат

Аміди

Вугільній кислоті відповідають два аміди:

Неповний амід (моноамід) – карбамінова к-та

Н О С NH₂

║

О

Повний амід (діамід) – карбамід (сечовина)

N Н₂ С NH₂

║

О

Карбамінова к-та у вільному стані не відома, проте її солі (карбамати) та естери є доволі стійкими сполуками. Складні ефіри (естери) карбамінової к-ти - уретани – мають загальну формулу:

NH₂

О = С

О-R

Деякі з уретанів застосовуються в медицині як снодійні препарати і транквілізатори, наприклад, мепротан (мепробат) - дикарбаміновий ефір 2-метил-2-пропілпропандіола-1,3:

О

║

СН₂ – О – С – NH₂

‌

Н₃С – С – СН₂ – СН₂ – СН₃

‌

CH₂ – O – C – NH₂

║

O

Особливий інтерес становить діамід вугільної кислоти – карбамід (сечовина) – кінцевий продукт розпаду білків, в сечі людини міститься до 2%. В промисловості (як добавку до корму домашніх тварин та добриво) добувають з аміаку та вуглекислого газу:

2 NH₃ + CO₂ = NН₂ С NH₂

║

O

Це біла кристалічна речовина, добре розчинна у воді.

Карбамід проявляє властивості аміду (гідролізується, утворює солі) і аміну (алкілюється, ацилюється) – проявляє слабкі основні властивості.

З сильними кислотами сечовина утворює солі:

NН₂ – С – NH₂ + HNO₃ = NН₂ – С⁺ – NH₂

║ │ NO₃^-

O OH

Нітрат сечовини

У водних розчинах кислот або лугів при нагріванні сечовина легко гідролізується з утворенням вуглексилого газу і аміаку:

N Н₂ – С – NH₂ + Н₂О H⁺ або ОН^- СО₂ + 2 NH₃

║

O

При повільному нагріванні кристалічної сечовини до 150-170°С утворюється біурет:

NН₂ – С – NH₂ + NН₂ – С – NH₂ = NН₂ – С – NH – С – NH₂ + NH₃

║ ║ ║ ║

O О О О

Розчин біурету в лугах розчиняє купрум (ІІ) гідроксид з утворенням комплексної солі червоно-фіолетового кольору (біуретова реакція) – якісна реакція на пептидний зв’язок – NH – C – . Пептидний зв’язок містять білки і сечовина.

║

О

Важливе значення мають уреїди – ацильні похїдні карбаміду, тобто це продукти її взаємодії з кислотами, бувають ациклічні і циклічні. Ациклічні уреїди – похідні сечовини та кислот аліфатичного ряду (одноосновних та дикарбонових, якщо карбамід ацилюється тільки однією групою ОН:

NH₂ НООС NH₂

О = С + ‌ → О = С + Н₂О

NHН НООС NH – С - СООН

║

О

NH₂

О = С

NH – С – СН₃

║

О

Ацилкарбамід, ацилсечовина

N-ацетилкарбамід

або

NH₂ – C – NH – C – CH₃

║ ║

O O

Уреїди можна записувати в такому вигляді:

NH₂

О = С

NH – С – СН₂ - R

║

О

Якщо обидві амідні групи сечовини ацилюються двома групами ОН дикарбонової к-ти – діуреїди (циклічні) О

║

NHН НООС NH – С

О = С + СН₂ → О = С СН₂

NHН НООС NH – С

║

О

Барбітуратова к-та (діуреїд)

Атоми Гідрогену метиленової групи барбітуратової к-ти можуть бути заміщені на різні радикали, з утворенням численних снодійних ЛЗ з групи барбітуратів. Наприклад, одним з представником групи ациклічних уреїдів є бромізовал (снодійний засіб):

N-(α-Бромізовалеріаніл)-сечовина.

O O

С Н₃ ║ ║

СН – СН – C – NH – C – NH₂

СН₃ │

Br

19