GIA SƯ SV · HÓA HỌC 12 · CHƯƠNG 3

Bài 8. Amine – Từ cấu tạo đến tính chất hóa học

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em có thể nhận diện amine, phân biệt amine bậc một/hai/ba, gọi tên một số amine đơn giản, viết phương trình thể hiện tính base và dự đoán hiện tượng ở phản ứng của aniline với nước bromine. Kiến thức cần nhớ trước khi học là cấu tạo ammonia (NH₃), liên kết cộng hóa trị và phản ứng acid–base.

1. Amine là gì?

Amine là dẫn xuất của ammonia: một, hai hoặc ba nguyên tử H của NH₃ được thay bằng gốc hydrocarbon. Các công thức dạng phổ biến là R–NH₂, R–NH–R′, R–N(R′)–R″, trong đó R là gốc hydrocarbon. Nitrogen ở các amine thông dụng có một cặp electron chưa tham gia liên kết, giải thích khả năng nhận proton H⁺.

Quan sát nhanh: CH₃NH₂ (methylamine), (CH₃)₂NH (dimethylamine) và (CH₃)₃N (trimethylamine) đều là amine; CH₃CONH₂ là amide, không được xếp cùng nhóm amine thông thường.

Phân loại theo bậc nitrogen

Bậc amine	Dạng	Ví dụ	Số gốc hydrocarbon gắn trực tiếp N
Bậc một	R–NH₂	CH₃NH₂	1
Bậc hai	R–NH–R′	(CH₃)₂NH	2
Bậc ba	R–N(R′)–R″	(CH₃)₃N	3

Lưu ý: (CH₃)₃C–NH₂ là amine bậc một dù carbon liên kết với nitrogen là carbon bậc ba; không được nhầm bậc amine với bậc carbon.

Ngoài cách phân loại theo bậc, còn có alkylamine (N gắn với gốc alkyl) và arylamine (N gắn trực tiếp với vòng thơm); aniline, C₆H₅NH₂, là arylamine bậc một.

Aniline và benzylamine: cùng amine bậc một, khác vị trí N so với vòng.

2. Đồng phân và danh pháp

Một phân tử có cùng công thức phân tử có thể khác mạch carbon, khác vị trí nhóm –NH₂ hoặc khác bậc amine. Với công thức C₃H₉N, có thể viết propan-1-amine, propan-2-amine, N-methylethanamine và trimethylamine. Vì thế, khi bài toán yêu cầu đếm đồng phân cần xác định rõ phạm vi (mạch hở, no, đơn chức, amine…).

Hai cách gọi thông dụng:

Tên gốc–chức: tên gốc hydrocarbon + “amine”, ví dụ methylamine, dimethylamine.
Tên thay thế: tên hydrocarbon + số chỉ vị trí + “amine”; ví dụ propan-1-amine. Khi có gốc thế trên nitrogen dùng tiền tố N-, ví dụ N-methylethanamine.

Ví dụ có giải thích: CH₃–CH(NH₂)–CH₃ có mạch chính ba carbon, nhóm amine ở carbon thứ hai → tên thay thế propan-2-amine; vì N chỉ gắn một gốc propan-2-yl nên đây là amine bậc một.

3. Nhớ ba tính chất vật lí

Liên kết hydrogen: amine bậc một/hai có N–H nên có thể cho và nhận liên kết hydrogen. Bậc ba không có N–H nhưng vẫn nhận liên kết hydrogen từ nước.
Độ tan: amine nhỏ thường tan khá tốt; phần hydrocarbon lớn lên thường làm độ tan giảm.
Nhiệt độ sôi: cần xét cả liên kết hydrogen, khối lượng và hình dạng phân tử, không chỉ bậc amine.

Mở rộng: đọc dấu hiệu N–H trên phổ IR

Amine bậc một thường có hai dải kéo giãn N–H gần 3300–3500 cm⁻¹; bậc hai thường có một dải; bậc ba không có dải N–H. Phổ thật còn phụ thuộc môi trường mẫu và các dải chồng lấn.

4. Tính base của amine

Cặp electron chưa liên kết trên N có thể nhận H⁺. Với amine tan trong nước:

C H_{3} N H_{2} + H_{2} O ⇌ C H_{3} N {H_{3}}^{+} + O H^{–} .

Do tạo OH⁻, dung dịch methylamine làm giấy quỳ tím chuyển xanh. Amine phản ứng với acid tạo muối ammonium:

C H_{3} N H_{2} + H C l \to C H_{3} N H_{3} C l .

C_{6} H_{5} N H_{2} + H C l \to C_{6} H_{5} N H_{3} C l .

Vì sao aniline base yếu hơn methylamine? Ở aniline, cặp electron tự do trên N có thể liên hợp với hệ electron π của vòng benzene nên kém sẵn sàng nhận H⁺; gốc alkyl thường làm tăng mật độ electron trên N. Ở điều kiện nước thông thường, thứ tự định tính hữu ích là methylamine > ammonia > aniline về độ base. Không mở rộng máy móc thành mọi amine bậc hai mạnh hơn mọi amine bậc một trong mọi dung môi.

Ví dụ 1 (tính toán): Cho 0,10 mol CH₃NH₂ tác dụng vừa đủ với HCl. Từ tỉ lệ phản ứng 1:1, cần 0,10 mol HCl và tạo 0,10 mol CH₃NH₃Cl. Nếu dùng dung dịch HCl 1,0 M thì thể tích lý thuyết là $V = 0, 10 / 1, 0 = 0, 10 L = 100 m L$ .

5. Một số phản ứng nhận biết đặc trưng

Aniline với nước bromine

Nhóm –NH₂ hoạt hóa vòng thơm và định hướng thế chủ yếu vào vị trí ortho, para. Aniline phản ứng với bromine trong nước tạo kết tủa trắng 2,4,6-tribromoaniline:

C_{6} H_{5} N H_{2} + 3 B r_{2} \to C_{6} H_{2} B r_{3} N H_{2} ↓ + 3 H B r .

So sánh: methylamine không có vòng benzene nên không tạo đúng sản phẩm thế ba bromine ở vị trí 2,4,6 như aniline. Thí nghiệm thực tế cần giáo viên tổ chức theo quy định an toàn; aniline và bromine đều nguy hiểm, không tự thử tại nhà.

Mở rộng: phản ứng với nitrous acid (HNO₂)

Amine bậc một mạch alkyl có thể phản ứng với HNO₂ giải phóng N₂ và tạo sản phẩm alcohol tương ứng trong trường hợp đơn giản; phản ứng phụ có thể xảy ra tùy cấu trúc.
Aniline với nitrous acid trong môi trường acid ở khoảng 0–5°C tạo muối diazonium; muối này có giá trị trong tổng hợp hợp chất azo.

Phản ứng với HNO₂ không phải tiêu chí nhận biết duy nhất, vì sản phẩm phụ thuộc bậc amine, cấu tạo và điều kiện.

6. Điều chế và ứng dụng

Trong phạm vi phổ thông, có thể giới thiệu hướng alkyl hóa ammonia bằng dẫn xuất halogen hoặc khử hợp chất nitro để tạo một số amine (ví dụ nitrobenzene → aniline). Các quá trình công nghiệp có điều kiện và biện pháp an toàn riêng, không phải bài thực hành ở nhà.

Amine và dẫn xuất được sử dụng làm nguyên liệu cho dược phẩm, thuốc nhuộm và vật liệu. Không suy từ tên nhóm chất để kết luận tất cả amine đều an toàn; nhiều amine độc hoặc có tính ăn mòn.

7. Cách giải nhanh ba dạng bài

Dạng A – Bậc amine: khoanh N và đếm các gốc hydrocarbon gắn trực tiếp vào N; không đếm toàn bộ carbon. Ví dụ N trong CH₃–NH–C₂H₅ gắn hai gốc → bậc hai.

Dạng B – Acid–base: viết phản ứng một lần proton hóa, xác định tỉ lệ mol. Với monoamine có một N nhận proton, tỉ lệ amine:HCl trong phản ứng tạo muối đơn giản là 1:1; polyamine có nhiều tâm nhận proton cần đọc kỹ lượng acid và mức độ proton hóa.

Dạng C – Phân biệt: đọc dấu hiệu cấu tạo trước, sau đó mới chọn thuốc thử. Aniline có vòng thơm hoạt hóa nên có phản ứng màu/kết tủa đặc trưng với nước bromine; không suy rằng mọi amine đều phản ứng tương tự.

8. Những lỗi thường gặp

Nhầm trimethylamine với amine bậc một do nhìn thấy CH₃ ở đầu công thức.
Gọi acetamide CH₃CONH₂ là amine vì có –NH₂, trong khi N gắn trực tiếp nhóm carbonyl.
Cho rằng aniline base mạnh hơn methylamine vì có nhiều carbon hơn.
Viết phản ứng của amine với HCl nhưng thiếu một H trong cation ammonium.
Dùng công thức CₙH₂ₙ₊₃N cho amine thơm hoặc có nhiều nhóm chức; công thức này chỉ áp dụng trong phạm vi amine no, đơn chức, mạch hở.

9. Tự kiểm tra trước khi xem lời giải

Câu 1. (CH₃)₂NH thuộc bậc mấy?

Bậc hai, do N liên kết trực tiếp hai gốc methyl.

Câu 2. CH₃NH₂ hay C₆H₅NH₂ có tính base mạnh hơn trong nước?

CH₃NH₂, bởi cặp electron trên N của aniline bị liên hợp với vòng thơm.

Câu 3. 0,20 mol methylamine trung hòa tối đa bao nhiêu mol HCl trong phản ứng tạo muối đơn proton?

0,20 mol.

Câu 4. Chất nào có phản ứng với bromine trong nước tạo 2,4,6-tribromoaniline?

Aniline.

Ghi nhớ bài 8

Nhìn N → xác định bậc → đọc gốc gắn N → xét cặp electron → dự đoán tính base và phản ứng.

Học tiếp

Bài 10 – Protein và enzyme · Bài 11 – Ôn tập Chương 3

Luyện tập và tự kiểm tra

Chọn luyện từng câu để nhận phản hồi ngay, hoặc làm đề tự luyện trong 45 phút.

Biên soạn và sơ đồ: Gia Sư SV.

Bài 8. Amine – Hóa học 12