Амиды кислот

Амиды представляют собой органические соединения, производные карбоновых кислот, в которых гидроксильная группа в карбоксильном фрагменте замещена аминогруппой или её заместителями. Общая формула амидов: R–C(O)–NR’R’’, где R – углеводородный радикал, а R’ и R’’ – атомы водорода или органические заместители.

Карбонильная группа в амиде сохраняет частично полярный характер, однако её реакционная способность значительно ниже по сравнению с кислотами и их активными производными. Причина заключается в сильной сопряжённости между неподелённой парой электронов атома азота и π-системой карбонильной группы, что приводит к делокализации заряда и повышает устойчивость связи.

Различают несколько классов амидов:

  • первичные – NR’H, где R’ = H;
  • вторичные – NR’R’’, где один заместитель органический, другой – водород;
  • третичные – NR’R’’, где оба заместителя органические.

Физические свойства

Амиды обладают высокой температурой плавления и кипения вследствие способности образовывать развитую сеть водородных связей. Низшие представители (формамид, ацетамид) хорошо растворимы в воде благодаря сильным межмолекулярным взаимодействиям. По мере увеличения углеводородного радикала растворимость уменьшается, но сохраняется высокая температура плавления.

Амиды нейтральны по реакции среды, не проявляют основных свойств, характерных для аминов, из-за делокализации электронной пары азота.

Методы получения

  1. Взаимодействие кислотных хлоридов с аммиаком или аминами

R–COCl + NH3 → R–CONH2 + HCl

R–COCl + R′NH2 → R–CONHR′ + HCl

  1. Дегидратация аммонийных солей карбоновых кислот

$$ R–COONH_4 \xrightarrow{\Delta} R–CONH_2 + H_2O $$

  1. Из сложных эфиров и аммиака

R–COOR′ + NH3 → R–CONH2 + R′OH

  1. Каталитическое аминирование карбоновых кислот при высоких температурах и давлениях.

Химические свойства

Амиды отличаются низкой реакционной способностью по сравнению с кислотными ангидридами, хлоридами и эфирами. Основные реакции связаны с гидролизом и взаимодействием по атому азота.

Гидролиз

При нагревании в кислой или щелочной среде амиды подвергаются гидролизу:

  • в кислой среде образуются кислота и соль аммония:

R–CONH2 + H2O + HCl → R–COOH + NH4Cl

  • в щелочной среде образуется соль кислоты и аммиак:

$$ R–CONH_2 + NaOH \xrightarrow{\Delta} R–COONa + NH_3 $$

Восстановление

Амиды восстанавливаются до аминов:

$$ R–CONH_2 + 4[H] \xrightarrow{LiAlH_4} R–CH_2–NH_2 $$

Дегидратация

Некоторые первичные амиды при нагревании дегидратируются в присутствии обезвоживающих агентов, образуя нитрилы:

$$ R–CONH_2 \xrightarrow{P_2O_5} R–C≡N + H_2O $$

Реакции по атому азота

Третичные амиды могут алкилироваться или ацилироваться, образуя четвертичные соли или замещённые производные.

Биологическая и практическая значимость

Амиды широко распространены в природе. Белки состоят из аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями, которые представляют собой амидные группы. Эта связь обеспечивает устойчивость биополимеров и их пространственную организацию.

В промышленности амиды используются как растворители (диметилформамид, диметилацетамид), как промежуточные продукты в органическом синтезе, а также в фармацевтике. Многие лекарственные вещества (парацетамол, сульфаниламиды) содержат амидную функциональную группу, определяющую их биологическую активность.

Особенности реакционной способности

Амидная группа характеризуется значительным частично двойным характером связи C–N, что приводит к её планарности. Ротация вокруг этой связи сильно затруднена. Благодаря этому амиды имеют специфические спектральные характеристики, особенно в инфракрасной области (полосы при ~1650 см⁻¹, соответствующие колебаниям C=O в сопряжении с N).

Инертность амидов делает их удобными для синтетической химии, так как они не подвергаются легким побочным реакциям и могут быть использованы в качестве стабильных промежуточных соединений.

Оглавление