氨基的测试

引言

胺官能团包含一个中心氮原子上的孤对电子，该氮原子连接有一个或多个烷基或芳基。胺的结构与氨相似，其中氮可以连接多达三个氢原子。

胺可以通过多种性质来区分，这取决于碳与其他基团的连接方式。通常会进行各种测试来识别给定有机化合物中的胺类化合物。以下是确定有机分子中氨基存在的最常用定性测试列表：

• 溶解度测试
• 石蕊测试
• 碳胺测试
• 亚硝酸测试
• 偶氮染料测试
• Hinsberg测试

氨基的测试

让我们仔细研究一下每一种。

1. 溶解度测试

目的： 确定有机化合物中氨基的存在。

理论： 含有氨基的化合物，如氨基酸，易溶于水，难溶于非极性有机溶剂，如碳氢化合物。氨基酸同时含有氨基和羧基，这使得氨基酸能够接受和提供质子给水溶液。因此，我们可以说氨基是碱性基团，由于这个原因，氨基酸可以溶解在极性溶剂中，如盐酸。

注意：溶解度测试可以表明化合物中氨基可能存在，但它不是确证性测试。

过程

• 将待测有机化合物放入洁净的试管中。
• 小心地向该化合物中加入2-3滴浓盐酸。
• 充分摇匀溶液，最后观察化合物的溶解性。

化学反应

C₆H₅NH₂ + HCl → C₆H₅NH⁺₃ Cl^-

观察： 如果给定的化合物溶于盐酸（一种无机酸），那么它可能是一种胺。

2. 石蕊测试

目的： 确定有机化合物中氨基的存在。

理论： 由于氨基具有碱性，它可以将红色石蕊试纸变为蓝色。此测试可以证明胺的碱性。

过程

• 使用湿润的红色石蕊试纸进行此测试。
• 将一到两滴给定的有机化合物滴在红色石蕊试纸上。
• 之后观察红色石蕊试纸的颜色变化。

化学反应

CH₃CH₂NH₂ + H₂O → CH^-₃CH^-₂ NH⁺₃ + OH^-

观察： 石蕊试纸的颜色从红色变为蓝色，证实了氨基可能存在。

注意：此测试不能确证有机化合物中氨基的存在。因此，此测试表明化合物中氨基可能存在，但不能确证其存在。为了确证其存在，需要进行以下测试。

3. 碳胺测试

目的： 确定伯胺基的存在。

理论： 碳胺测试尤其用于从给定的一组化合物中识别伯胺基。脂肪族和芳香族胺类对碳胺测试均呈阳性。因此，我们可以简要地说，碳胺测试是用于确定有机化合物是否含有脂肪族或芳香族伯胺基的测试。在此测试中，将含有胺基的给定有机化合物与氯仿在碱（氢氧化钾）存在下加热，结果生成异氰化物。因此，此测试也称为异氰化物测试。

注意：仲胺和叔胺在此测试中呈阴性。

化学反应

R-NH₂ + 3KOH + CHCl₃ → RNC (异氰化物) + 3KCl + 3H₂O

过程

• 将2-3滴化合物放入试管中。
• 然后向试管中加入2-3滴氯仿，然后加入等体积的0.5 M醇钾溶液（碱）。
• 然后将试管中的内容物轻轻加热。
• 碳胺的令人不快的气味证实了给定化合物中伯氨基的存在。
• 切勿吸入蒸气，而应立即通过小心加入浓盐酸将试管中的产物销毁，然后简单地冲入水槽。

观察： 伯胺的存在通过一种刺鼻的难闻气味来确定，碳胺的蒸气大多有毒，因此不要故意闻其蒸气。

4. 亚硝酸测试

目的： 确定有机化合物中不同形式胺基的存在，并能够区分伯、仲、叔胺的脂肪族和芳香族。

理论： 胺与亚硝酸 (HNO₂) 的反应是另一种能够将胺分类为伯、仲或叔胺，以及脂肪族或芳香族的测试。

化学反应

C₆H₅NH₂ + HNO₂ (在 HCl 存在下) → C₆H₅-N≡N⁺Cl^-

（重氮化合物）

C₆H₅-N≡N⁺Cl^- + H₂O (在 5^oC) → C₆H₅-OH + N₂(g)

过程

• 通过将0.5克胺加入5毫升浓盐酸和2.5毫升水的混合物中，制备5摩尔胺溶液，置于试管中。
• 然后将其冷却至0°C，置于冰浴中。
• 在另一个试管中，将0.5克亚硝酸钠溶解在2.5毫升水中。
• 将此溶液逐滴加入冷的胺盐酸盐溶液中，同时不断摇动。
• 从混合物中取2毫升最终溶液到另一个试管中，轻轻加热，并准备检查是否有气体逸出。

观察结果

• 伯胺： 当将水溶液亚硝酸钠溶液在0°C加入冷的胺溶液中时，观察到快速起泡或泡沫。这种起泡表明观察到的化合物中存在脂肪族伯胺。此处，氮气以气泡形式出现。

R-NH₂ + HONO → R-OH + H₂O + N₂ ↑

如果没有观察到类似现象，则表明存在芳香族伯胺。这通过在将混合物加热至室温时观察到气体逸出（看起来像起泡）来确认。

• 仲胺： 如果形成淡黄色油状物或低熔点固体，且没有气体逸出，则原胺为仲胺。

R₂NH + HONO → R₂N-NO + H₂O

• 叔胺： 如果形成深橙色溶液或橙色结晶固体（亚硝酸盐），这是 C-亚硝胺的盐酸盐，则该胺为芳香族叔胺。将2毫升此橙色溶液与几滴10%氢氧化钠或碳酸钠溶液处理，会产生亮绿色或蓝色的亚硝胺碱。

R₃N + HONO → R₃NH+NO^-₂

5. 偶氮染料测试

目的： 区分给定有机化合物中胺的脂肪族和芳香族形式。

理论： 偶氮化合物通常显示深色，因此它们可以作为染料用于纺织等制造行业。因此，我们称此测试为偶氮染料测试。偶氮染料测试用于区分芳香胺和脂肪族胺。在此测试中，将给定化合物与亚硝酸反应，形成重氮盐。芳香胺重氮盐的 N₂ 作为亲电体，因此另一个芳香胺攻击此亲电体，从而在两个芳香胺之间形成 N₂N₂ 桥。

化学反应

C₆H₅-N≡N⁺Cl^- + C₆H₅-OH → C₆H₅-N≡NC₆H₅-OH + Cl^- + H₂O

对羟基偶氮苯（橙色染料）

过程

• 同时取三个标记为A、B和C的试管。
• 在标记为A的第一个试管中，将给定的有机化合物溶解在2毫升稀盐酸中。
• 在标记为B的第二个试管中制备亚硝酸钠水溶液。
• 在标记为C的第三个试管中，将少量萘酚溶解在稀氢氧化钠中。
• 将所有三个试管放入冰浴中。
• 现在将试管B中的内容物加入试管A中的混合物中。
• 将所得混合物加入试管C中的内容物中。
• 搅拌最终混合物，并观察试管中的变化。

注意：偶氮染料测试的温度应保持在0-5°C之间。

观察： 出现红橙色染料证实存在芳香胺。 如果没有观察到这种情况，则表明给定的胺是脂肪族胺。

6. Hinsberg测试

目的： 确定胺的不同形式的存在。

理论： Hinsberg测试是有机化学中的一种定性方法，用于区分伯、仲和叔胺。在Hinsberg测试中，胺充当亲核试剂并攻击亲电试剂。这会导致氯取代和磺酰胺形成。由伯胺和仲胺形成的磺酰胺产物不溶于溶液，并以固体形式沉淀出来。仲胺和伯胺形成磺酰胺的这种性质是该测试的基本原理。

在此测试中使用Hinsberg试剂，它可以被描述为苯磺酰氯的另一种名称。该试剂是一种有机硫化合物，其化学式为C₆H₅SO₂Cl。Hinsberg试剂是一种无色油状液体，粘稠，通常可溶于有机溶剂。该试剂与含有N-H和O-H键的化合物发生反应，这些键具有反应性。我们也可以使用它来制备磺酰胺（通过与胺反应）。

化学反应

• 由伯胺和仲胺产生的磺酰胺溶解性差，并以固体形式从溶液中沉淀出来。

PhSO₂Cl + 2 RR'NH → PhSO₂NRR' + [RR'NH₂⁺]Cl^-

• 对于伯胺（R' = H），最初形成的磺酰胺被碱去质子化，得到水溶性的磺酰胺盐（Na[PhSO₂NR]）。

PhSO₂N(H)R + NaOH → Na⁺[PhSO₂NR^-] + H₂O

• 叔胺促进磺酰氯官能团的水解，生成水溶性磺酸盐。

PhSO₂Cl + R₃N + H₂O → R₃NH⁺[PhSO^-₃] + HCl

过程

• 将待测有机化合物置于洁净的试管中。
• 将2毫升氢氧化钠溶液和1毫升苯磺酰氯加入含有给定化合物的试管中。
• 充分摇匀混合物，并加入水稀释制备好的溶液。
• 将混合物在自来水下冷却，并观察沉淀物的形成。
• 如果形成沉淀，则用浓盐酸处理。此步骤应非常小心。

观察结果

• 伯胺含有2个活性氢离子，因此它们与苯磺酰氯反应并产生盐，该盐可溶于NaOH，因为仍有活性氢。因此，如果形成的沉淀物在NaOH中溶解，则给定的化合物是伯胺。
• 仲胺只含有1个氢离子，因此它与苯磺酰氯反应，但不会溶解在NaOH中。因此，如果形成的沉淀物不溶解在NaOH中，则给定的化合物是仲胺。
• 叔胺不含有活性氢，因此它们不与苯磺酰氯反应。因此，在叔胺的情况下不会形成沉淀。