Lý thuyết về Amin chi tiết và bài tập vận dụng

1. Lý thuyết về Amin: Định nghĩa

a. Định nghĩa: Amin được tạo ra khi thay thế các nguyên tử hidro (một hoặc nhiều) trong phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc hiđrocacbon.

Ví dụ: CH3CH2CH2NH2 (Propylamin), C6H5NH2 (Phenylamin), C6H5NHCH3 (Metylphenylamin)

b. Phân loại:

• Phân loại theo gốc hidrocacbon:

  • Amin thơm: CH3C6H4NH2, C6H5NH2
  • Amin không thơm: C2H5NH2, CH3NH2
  • Amin dị vòng

• Theo bậc của amin: Bậc của amin là số nguyên tử hidro trong phân tử NH3 bị thay thế bởi gốc hidrocacbon.

Ví dụ:

• Amin bậc 1: C6H5CH2NH2, CH3NH2
• Amin bậc 2: CH3NHCH3, C6H5NHCH3
• Amin bậc 3: (CH3)3N

c. Công thức tổng quát của amin

• Amin đơn chức: CxHyN
• Amin đơn chức no: CnH2n+1NH2 hay CnH2n+3N
• Amin đa chức no: CnH2n+2-z(NH2)z hay CnH2n+2+zNz

2. Lý thuyết về amin: Danh pháp, đồng phân

2.1 Đồng phân của Amin

• Đồng phân về mạch cacbon
• Đồng phân vị trí nhóm chức
• Đồng phân về bậc của amin

VD: Đồng phân của CH5N

2.2 Danh pháp Amin

a. Cách gọi tên amin theo danh pháp gốc – chức
Sử dụng tên gốc hidrocacbon + amin

Ví dụ: (CH3)2N-C2H5 (etylđimetylamin), CH3NH2 (Metylamin), C6H5NH2 (phenylamin)

b. Cách gọi tên amin theo danh pháp thay thế
Sử dụng tên hidrocacbon + vị trí + amin

Ví dụ: C2H5-NH2 (Etanamin), CH3CH(NH2)CH3 (Propan – 2 – amin), CH3-CH2-CH(NH2)-CH3 (butan-2-amin)

c. Bảng tên gọi áp dụng với một số amin thông thường

d. Một số lưu ý trong cách gọi tên amin

• Amin bậc 2, 3 chọn mạch dài nhất chứa N làm mạch chính
• Tên nhóm ankyl đọc theo thứ tự bảng chữ cái (a, b, c…) + amin
  • Có 2 nhóm ankyl: thêm 1 chữ N ở đầu. VD: CH3-NH-C2H : N-etyl metyl amin
  • Có 3 nhóm ankyl (trong 3 nhóm thế có 2 nhóm giống nhau) thêm 2 chữ N ở đầu. VD: CH3-N(CH3)-C2H5 : N, N-etyl đimetyl amin
  • Có 3 nhóm ankyl khác nhau: thêm 2 chữ N cách nhau 1 tên ankyl. VD CH3-N(C2H5)-C3H7 : N-etyl-N-metyl propyl amin
• Nếu nhóm -NH2 là vai trò nhóm thế thì gọi là nhóm amino. VD CH3CH(NH2)COOH (axit 2-aminopropanoic)

3. Tính chất vật lý của Amin

• Amin có cả ở ba thể rắn, lỏng và khí. Các amin bậc thấp thường ở thể khí, amin bậc cao hơn là thể lỏng và thể rắn.
  • Amin ở thể rắn có dạng tinh thể, vị hơi ngọt và không có màu
  • Amin ở thể khí như – Metyl-, đimetyl-, trimetyl- và etylamin thường có mùi khai như amonia, rất dễ tan trong nước và rất độc.
• Anilin là chất lỏng, nhiệt độ sôi 184 độ C, không có màu, rất độc, ít tan trong nước nhưng lại tan trong benzen và ancol
• Các amin bậc thấp tan tốt trong nước, các amin bậc cao tan ít hoặc không tan. Amin bậc thấp cũng dễ bay hơi hơn.

Bảng nhiệt độ sôi, độ nóng chảy, độ tan một số Amin

4. Tính chất hóa học của Amin

4.1 Tính bazơ

• Tính bazơ của amin mạnh hơn amoniac, có thể làm xanh giấy quỳ hoặc làm hồng phenolphtalein.
• Dung dịch metylamin cũng như nhiều đồng đẳng của chất này có khả năng làm quỳ tím chuyển thành màu xanh hoặc làm hồng phenolphtalein (vì kết hợp proton mạnh hơn amoniac).
• Metylamin Metyl amino hidroxit
• Amin bậc III mà gốc Hiđrocacbon có số C ≥ 2 thì các gốc R, R’ và R’’ cản trở amin nhận thêm proton dẫn đến tính bazo yếu và không làm đổi màu quỳ tím hoặc làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng.
• Anilin và các loại amin thơm cũng không làm đổi màu phenolphtalein và quỳ tím (vì dung dịch này ít tan trong nước).

4.2 Phản ứng thể hiện tính bazơ của amin

• Tác dụng với dung dịch axit tạo thành dung dịch muối
  • CH3NH2 + H2SO4 -> CH3NH3HSO4
  • 2CH3NH2 + H2SO4 -> (CH3NH3)2SO4
  • CH3NH2 + CH3COOH -> CH3NH3OOCCH3
• Tác dụng với một số dung dịch muối có môi trường axit
  • 2CH3NH2 + MgCl2 + 2H2O -> 2CH3NH3Cl

4.3 Phản ứng nhận biết bậc của amin

• Khi HNO2 phản ứng với amin bậc I -> III và anilin:
  • Amin bậc I sẽ tạo ra khí thoát ra:
    RNH2 + HNO2 -> ROH + N2 + H2O
  • Amin bậc II sẽ tạo ra hợp chất nitrozo có màu vàng, nổi trên mặt nước:
    RNHR’ + HNO2 -> RN(NO)R’ + H2O
  • Amin bậc 3 không có phản ứng
  • Anilin phản ứng ở nhiệt độ từ 0oC -> 50oC
    C6H5NH2 + HNO2 -> C6H5N2 + Cl- + 2H2O

4.4 Phản ứng nâng bậc amin

Công thức tổng quát:
RNH2 + R’I -> RNHR’ +HI
RNHR’ + R”I -> RNR’R” + HI

4.5 Phản ứng riêng của anilin

• Do anilin là amin thơm nên chúng có tính bazơ yếu, không làm đổi màu quỳ tím.
• Anilin cho vào dung dịch nước brom sẽ tạo kết tủa màu trắng.

5. Cách điều chế Amin

5.1 Ankyl hóa NH3 và các amin

RX + NH3 -> RNH3X RNH2 + NH4X

• Amin bậc 1 có thể tiếp tục bị ankyl hóa để cho amin bậc 2, bậc 3
  RX + RNH2 -> R2NH2X R2NH + NH4X
  RX + R2NH -> R3NHX R3N + NH4X
• Rất khó dừng ở phản ứng đầu vì càng về sau N càng có hoạt tính cao nên thường thu được hỗn hợp sản phẩm. Muốn thu được sản phẩm đơn ankyl hóa phải dùng dư NH3
• Aryl halogenua phản ứng khó khăn, phải thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao, áp suất cao:
  C6H5Cl + 2NH3 -> C6H5NH2 + NH4Cl
• Có thể thay halogenua ankyl bằng ancol với xúc tác axit vô cơ hoặc oxit nhôm
  C2H5OH + 2NH3 -> C2H5NH2 + H2O
  C2H5OH + 2H5NH2 -> (C2H5)2NH + NH4Cl

5.2 Khử hợp chất nitro:

Dùng H đang sinh: Fe/HCl, Sn/HCl …
C6H5NH2 + 6H -> C6H5NH2 + 2H2

5.3 Khử nitrin, amid

• Nitrin và amid là các dẫn xuất của axit có thể bị khử hoàn toàn tạo ra amin bậc 1.

6. 7 dạng bài tập về amin cần lưu ý

6.1 Dạng 1: Xác định tên gọi, số đồng phân

• Xác định độ bão hòa của phân tử với hợp chất theo biểu thức : δ = (2x + 2 + z – y)/2
• Xác định loại mạch cacbon
• Xác định các nhóm chức, vị trí nhóm chức
• Xác định tên gọi thông thường, tên thay thế, tên gốc chức

6.2 Dạng 2: So sánh tính bazơ

• Tính bazơ của amin phụ thuộc vào gốc R liên kết với N trong đó
  • Nếu R đẩy e -> tính bazơ mạnh
  • Nếu R hút e -> tính bazơ yếu
• Cách ghi nhớ:
  (Rthơm)3N < (Rthơm)2NH < RthơmNH2 < NH3 < RnoNH2 < (Rno)2NH < (Rno)3N

6.3 Dạng 3: Xác định số nhóm chức amin

Áp dụng công thức:

=> amin có n nhóm chức

6.4 Dạng 4: Phản ứng cháy của amin

nO2 phản ứng = nco2 + 1/2 nH2O
mamin = mc + mH + mN
Lưu ý:

• Khi đốt cháy amin ngoài không khí thì:
  nN2 sau phản ứng = nN2 sinh ra từ phản ứng đốt cháy amin + nN2 trong không khí
• Amin no đơn chức mạch nở: CnH2n+3N
• Amin no 2 chức mạch hở: CnH2n+4N2

6.5 Dạng 5: Amin tác dụng với muối của kim loại

• Một số muối dễ dàng tạo kết tủa hidroxit với dung dịch amin
• Anilin và amin thơm không tác dụng với muối của kim loại

6.6 Dạng 6: Bài tập về Anilin

Do ảnh hưởng của nhóm NH2 (tương tự nhóm -OH ở phenol), ba nguyên tử H ở các vị trí ortho và para so với nhóm -NH2 trong nhân thơm của anilin bị thay thế bởi ba nguyên tử brom tạo ra kết tủa trắng 2, 4, 6 tribromanilin (phản ứng nhận biết anilin)

6.7 Dạng 7 Phản ứng khử amin bằng HNO2

• Amin bậc 1 phản ứng với HNO2 ở nhiệt độ thường tạo ra ancol hoặc phenol giải phóng khí N2
  RNH2 + HONO -> ROH + N2 + H2O
• Anilin và amin thơm phản ứng với HNO2 ở nhiệt độ thấp (0-5°C) tạo muối diazoni

Hy vọng với những chia sẻ trên về lý thuyết về amin, các em học sinh có thể nắm rõ những kiến thức về amin và những dạng bài tập cần chú ý sẽ xuất hiện trong đề thi hóa tốt nghiệp THPT Quốc Gia.

Đừng quên truy cập wsc.edu.vn để cập nhật thêm nhiều kiến thức về môn Hóa học 12 cũng như các môn học khác nhé!