Метиламин — органическое соединение¶
Метиламин (CH₃NH₂, тривиальное название — метиламин, систематическое — метанамин) — простейший первичный алифатический амин, органическое соединение, образованное замещением одного атома водорода в аммиаке на метильную группу. При нормальных условиях представляет собой газ с резким запахом, напоминающим запах гниющей рыбы и аммиака. Метиламин является важным промышленным химическим продуктом, сырьём для синтеза пестицидов, лекарственных средств, тенсидов и других соединений.
¶Физические и химические свойства
При нормальных условиях метиламин — бесцветный газ с температурой кипения −6,3 °C и температурой плавления −93,4 °C. Обладает сильным неприятным запахом, сходным с запахом аммиака и гниющей рыбы. Хорошо растворим в воде, спирте и эфире; водные растворы имеют щелочную реакцию, поскольку метиламин проявляет свойства слабого основания (pKb ≈ 3,36).
Молекула метиламина имеет пирамидальную геометрию с углом C–N–H около 107°. Атом азота несёт неподелённую пару электронов, что определяет основные свойства соединения: способность присоединять протоны, образовывать соли с кислотами (например, хлорид метиламина CH₃NH₃Cl) и координировать ионы металлов.
Основные химические реакции метиламина:
- Алкилирование — при взаимодействии с галогеналканами метиламин последовательно превращается во вторичный (диметиламин, (CH₃)₂NH) и третичный амин (триметиламин, (CH₃)₃N), а затем в четвертичные аммониевые соли.
- Ацилирование — с ацилхлоридами и ангидридами карбоновых кислот образует амиды (например, N-метилацетамид).
- Реакции с альдегидами и кетонами — с образованием шиффовых оснований и восстановлением их до вторичных аминов.
- Oxidация — при окислении может образовывать нитрозодиметиламин, формальдегид и другие продукты.
¶Получение
¶Лабораторные методы
В лабораторной практике метиламин получают несколькими способами:
- восстановлением нитрила уксусной кислота (ацетонитрила) или изоцианата метила;
- реакцией формальдегида с аммиаком в присутствии восстановителей;
- деградаци Hofmann-подобными реакциями из соответствующих амидов;
- обработкой метилгалогенидов избытком аммиака (с примесями вторичного и третичного аминов).
¶Промышленный синтез
Основной промышленный метод — каталитическое аминирование метанола аммиаком при 350–500 °C в присутствии алюмосиликатных, оксидных (Al₂O₃, SiO₂) или цеолитных катализаторов:
CH₃OH + NH₃ → CH₃NH₂ + H₂O
Реакция идёт с образованием смеси первичного, вторичного и третичного аминов; метиламин выделяют фракционной перегонкой. Альтернативный путь — гидрирование метилцианата или реакция метанола с моноэтаноламином.
Мировое производство метиламина оценивается в сотни тысяч тонн в год. Крупнейшие производители расположены в Китае, США, Германии и Индии.
¶Применение
Метиламин — исходное сырьё для производства ряда важных соединений:
- Пестициды — гербициды глифосат и ацетохлор, инсектициды карбаматы, фунгициды.
- Фармацевтика — синтез эфедрина, теофиллина, адреналина и ряда других лекарственных средств.
- Тенсиды и моющие средства — производство четвертичных аммониевых соединений, применяемых как поверхностно-активные вещества и консерванты.
- Реагенты — метиламин и его соли используются в аналитической химии, в частности для определения тяжёлых металлов.
- Полимеры — мономер для синтеза ионообменных смол.
¶Токсичность и безопасность
Метиламин относится к веществам 2-го класса опасности (высокоопасные вещества) по действующей в России классификации. При вдыхании раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, глаз и кожи, вызывает ожоги, при высоких концентрациях — отёк лёгких. ПДК в воздухе рабочей зоны — 1 мг/м³.
При работе с метиламином применяют индивидуальные средства защиты (противогазы, защитные очки, перчатки), обеспечивают вентиляцию. Газ легковоспламеняющийся (температура вспышки −17 °C), образует взрывоопасные смеси с воздухом в пределах 4,9–20,8 % по объёму.
¶Роль в биохимии
Метиламин участвует в метаболизме ряда природных соединений. Он образуется в организме при распаде триметиламиноксида (ТМАО) — вещества, содержащегося в морской рыбе и яйцах. Накопление метиламина и его производных связано с заболеваниями почек. Вместе с тем метиламин является метаболитом креатина и холина, участвуя в метильном обмене.
¶Примечания
Метиламин не следует путать с метамфетамином — психоактивным стимулятором, производным амфетамина,尽管 названия созвучны, эти вещества химически и фармакологически не связаны напрямую: метиламин служит лишь одним из прекурсоров при лабораторном синтезе метамфетамина, что является основанием для контроля его оборота в ряде стран.
Источники:
- Хансен К. «Справочник по органической химии»
- Кнунянц И. Л. и др. «Большая химическая энциклопедия», т. 3
- Удденвейлер Х. «Справочник по промышленной химии Ульмана»
- PubChem, Compound Summary: Methylamine
- ГОСТ 12.1.007-76. «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»