窒素の機能：それは何ですか、例、演習

へ 窒素機能 のグループです 有機化合物 の原子を持つもの 窒素 カーボンチェーンに取り付けられています。 それらは、特定の配置で接続された原子のセットであり、各機能の特徴的な特性を定義するそれぞれの官能基によって区別されます。

窒素の機能は次のとおりです。

• アミン;

• アミド;

• ニトロ化合物;

• ニトリル;

• イソニトリル.

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窒素の働きのまとめ

• 窒素官能基は、以下を含む有機化合物です。 原子 窒素の。

• アミン、アミド、ニトロ化合物、ニトリル、イソニトリルは窒素官能基です。

• 無機機能は官能基によって区別されます。

• アミンは以下の置換から誘導されます。 水素 アルキルラジカルによるアンモニアの生成。

• アミドは、窒素と炭素に結合した同じ炭素原子を持っています。 空気.

• ニトロ化合物には -NO 基が含まれています。₂.

• ニトリルは、炭素と窒素の間に三重結合が存在することが特徴です。

• イソニトリルは窒素との間に三重結合を持っています。 炭素、炭素鎖に窒素が結合しています。

窒素機能に関するビデオレッスン

窒素機能とは何ですか?

窒素関数は次のセットです。 構造中に窒素原子を含む有機官能基、炭素原子と水素原子に加えて。 それらは、アミン、アミド、ニトロ化合物、ニトリル、イソニトリルです。

窒素含有官能基を区別するのは、それぞれの官能基です。官能基は、物質の特性に関与する原子の構造配置です。

窒素の機能は何ですか?

• • アミン

有機的な機能 私の 特徴がある 少なくとも1つの炭素鎖を窒素原子に結合させることによって. アミンの官能基は-N-Rです₁R₂R₃ (R 基は炭素鎖または水素原子であり、そのうちの少なくとも 1 つは炭素鎖です)。

アミン アンモニアに由来する (NH₃)、1 つ以上の水素原子が炭素原子またはアルキル配位子で置き換えられています。 これらは塩基性物質であり、 pH 水溶液では7を超える。

これらは、置換基と呼ばれる炭素配位子（アルキル基またはアリール基）によって置換された水素原子の量に従って分類されます。

- 第一級アミン: 単一の炭素置換基を持っています。

- 第二級アミン: 2つの炭素置換基を持っています。

- 第三級アミン: 3 つの炭素置換基を持っています。つまり、窒素原子がどの水素原子にも結合していないため、3 つの炭素置換基が確立されています。 接続 炭素原子を含む単純なものです。

あ アミンの命名法 のガイドラインに従います IUPAC (国際純粋応用化学連合)。 第一級アミンの場合、名前の構築には炭素数 (接頭辞)、炭素間の結合の性質 (接尾辞) が考慮され、用語が使用されます。 私の 接尾語（単語の終わり）の場合。

例を参照してください。

ラジカルの位置の炭素に番号を割り当てる場合は、NH 基に最も近い原子に可能な限り小さい番号を割り当てます。₂.

第二級アミンおよび第三級アミンの場合、命名法では窒素に結合した最長の置換基が考慮されます。 を主鎖とし、その他の配位子は炭素数を示す接頭辞と接尾辞を付けて書きます。 -イル、その前に文字 N が付いています。

例：

• • アミド

有機的な機能 アミド 特徴がある カルボニル基（C=O）を窒素原子に結合させる、窒素は炭素原子または水素原子に結合できます。

アミド 塩基性物質です、水溶液中のpHが7を超えるままになります。 尿素という物質はアミドのグループに属し、生物内で起こる分解プロセスに由来する、尿中に天然に存在する化合物です。

尿素はアミドです。

アミドは窒素置換のレベルに応じて特徴があります。 このような：

- 第一級アミド: 窒素とともに 2 つの水素原子を保持します。

- 第二級アミドまたは一置換: 水素の 1 つが次のものに置き換えられています。 炭素鎖, したがって、窒素は水素と単結合を維持します。

- 第三級アミドまたは避難した: 窒素には水素結合がなくなり、すべて炭素に置き換わりました。

アミドは IUPACに従って命名、分子は次の順序で名前が付けられます。

分岐アミドでは、アミド基の炭素原子が主鎖に関与しており、炭素数はそこから始まる必要があります。 見て：

一置換または二置換のアミドでは、 文字 N は分岐の位置を示します それは窒素原子に結合しています。 チェーン内に別の部首がある場合は、N を参照する部首を特定した後に書き込まれます。

• • ニトロ化合物

あなた ニトロ化合物 は有機化合物であり、 ニトロ基（-NO）を含む₂) 炭素鎖に結合、脂肪族（開鎖または直鎖）または芳香族の場合があります。

あ これらの物質の主な特徴は爆発力です。. 爆発力は芳香族ニトロ化合物に関連しており、ニトロ基の数が多いほど爆発力も大きくなります。 脂肪族ニトロ化合物は、研究室で有機溶媒として使用されます。

トリニトロトルエン (TNT) は、爆発物として使用されるニトロ化合物です。

これらの化合物の命名法は、次の言葉によって形成されます。 ニトロ の名前が​​続きます 炭化水素 (接頭語 + 中置語 + 末尾 -○).

いくつかの例を参照してください。

• ニトリル

ニトリルは、次の特徴を持つ有機化合物です。 炭素原子と窒素原子の間の三重結合、官能基 – C ≡ N を表します。 ニトリルでは、窒素が末端にあり、炭素は炭素鎖に直接結合しています。

ニトリル シアン化物としても知られていますそれらは青酸（HCN）との反応に由来するためです。

それらは物質です 人間にとって有毒体内で胃酸と接触して青酸を形成し、胃腸炎のプロセスを防ぐためです。 細胞呼吸 細胞の。

自然界では、ニトリルは一部の核果果実や野生のキャッサバの葉に含まれていますが、その濃度は非常に低く、危険性はありません。

野生のキャッサバにはニトリル由来の化合物が含まれています。

ニトリルの命名法に関する Iupac ルールでは、次のように定義されています。 ニトリル 接尾辞として追加します。

いくつかの例を参照してください。

ニトリルの通常の命名法は次のとおりです。 シアン化物 + ラジカル名.

• • イソニトリル

イソニトリル、またはイソニトリルは、 炭素原子と窒素原子の間の三重結合、官能基 – R ≡ C を表します。 イソニトリルでは、炭素は末端にあり、窒素は炭素鎖に直接結合しています。

イソニトリルは、窒素原子と炭素原子の位置によりニトリルとは異なります。 イソニトリルでは、窒素はヘテロ原子として特徴付けられます。、2つの炭素の間に位置するためです。

これらは不安定な種であり、高温になるとニトリルに変換される可能性があります。 イソシアニド酸の反応によりイソニトリルが生成されるため、これらの化合物はイソシアニドとしても知られています。

イソニトリル分子は、Iupac の命名規則に従っています。

いくつかの例を参照してください。

窒素機能の応用

窒素機能に属する物質は、主に工業分野で、次のようなものを製造するために数多くの用途があります。 ポリマー、ゴム、合成繊維、医薬品、農薬、殺虫剤、爆発物。

へ アミンは染料の製造に使用されます、石鹸、薬物、の過程で ゴム加硫、爆発物およびその他の工業プロセスに含まれ、植物にも存在し、有機物の分解プロセスで形成されます。

染料はアミンであるアニリンに由来します。

へ アミドは工業および化学分野で幅広く応用されていますポリマー（ナイロンやポリウレタンなど）、樹脂、爆発物の製造に存在します。 肥料、防虫剤、肥料、薬剤。

ナイロンはアミドから得られます。

あなた ニトロ化合物その主な用途は爆発物の製造です。 軍事、産業、冶金分野（原料抽出用）で使用されます。 最もよく知られているニトロ化合物の 1 つはトリニトロトルエンであり、通称として知られています。 TNT. ニトロ化合物の他の用途としては、 殺虫剤、殺菌剤、染料、石油精製など。

爆発物はニトロ化合物によって形成されます。

へ ニトリルは有機溶媒として使用されます 研究室や産業において、一部の合成繊維、プラスチックポリマー、染料、肥料の抽出および製造プロセスに参加しています。

アクリロニトリルは、さまざまな種類のプラスチックの製造に使用されるニトリルです。

へ イソニトリルは有機化合物のさまざまな製造プロセスで使用されます。、溶剤などの製品を製造しており、農薬、殺虫剤、ゴム、プラスチックの製造に参加しています。

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窒素関数に関する演習問題を解決しました

質問1

(FPS-PE 修飾) 有機合成化学における窒素含有化合物の応用は非常に多岐にわたり、医薬品、染料、爆薬、ビタミンの調製が含まれます。 以下の化合物を見てください。

これらの化合物について、誤った記述にマークを付けてください。

a) TNT はニトロ化合物です。

b) フルオキセチンの窒素部分は第二級アミンです。

c) アンフェタミンは第一級アミドとして分類されます。

d) インジゴはその構造中に複素芳香環を持っています。

e) パラセタモールの窒素部分はアミドです。

解決：

文字C

アイテム の は正しいです。TNT は基を持たないためニトロ化合物です。₂.

アイテム B 正しい。 フルオキセチンの窒素部分は 2 つの炭素セグメントに結合しているため、第二級アミンです。

アイテム w アンフェタミンはアミドではなく第一級アミンとして分類されるため、これは不正確です。 現在のグループは NH であることに注意してください。₂. これが質問の主旨です。

アイテム d インジゴの構造には複素芳香環、つまり炭素原子と別の元素 (この場合は窒素) によって形成される環が含まれているため、これは正しいです。

アイテム それは パラセタモールはアミドであり、炭素が窒素と酸素に結合しているため、これは正しいです。

質問2

(UFMS) マテ茶 (モチノキ パラグアリエンシス）は南米原産で、強壮剤や興奮剤の飲み物として使用されます。 マテ茶の葉を加工して得られる製品は、以下の準備に使用できます。 キマランやテレレなど、アルゼンチン、パラグアイ、アルゼンチンの地域で一般的かつ文化的に消費されている飲み物 ブラジル。 マテ茶に大きな関心が寄せられているのは、その抗酸化作用、興奮作用、利尿作用などの化学物質が含まれているためです。

(以下で入手可能: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/3158/1/PG_PPGEP_Henrique%2C%20 Flavia%20Aparecida_2018.pdf。 アクセス日: 11 月 1 日 2018. 適合しました）。

マテ茶の興奮作用はメチルキサンチンの含有量に関連しており、主なものの 1 つはカフェインであり、構造は以下に示されています。

カフェインの構造式を分析すると、カフェインには次のような有機的な機能と特性があると言えるでしょう。

a) アルデヒドおよびアミド、塩基性。

b) アミンおよびアミド、アルカリ性。

c) アミンおよびケトン、アルカリ性。

d) ケトンおよびアミド、両性。

e) カルボン酸とアミン、塩基性。

解決：

文字B

カフェインの構造を分析すると、以下の画像で強調表示されているように、アミンおよびアミド官能基が特定されます。 これら 2 つのグループは塩基性またはアルカリ性の特性を持っているため、カフェインにもこの特性があり、カフェイン水溶液の pH は 7 以上になります。

アナ・ルイザ・ロレンゼン・リマ
化学の先生

ソース： ブラジル学校 - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-nitrogenadas.htm