Anilin kann durch Reduktion von Nitrobenzol erhalten werden.

a) Wie kann am Benzolring die Nitrogruppe eingeführt werden?

b) Nennen Sie die wichtigsten Eigenschaften von Anilin.

c) Vergleichen sie Ammoniak, Anilin, Methylamin und Trimethylamin hinsichtlich ihrer
    Basizität. Begründen Sie die unterschiedliche Basenstärke.

d) Wie und unter welcher Bedingung lässt sich Ammoniak bromieren?
     Welches Produkt entsteht dabei?

 
 
Lösung: Anilin und seine Reaktionen
 

a)     Die Einführung der Nitrogruppe in den Benzolring erfolgt durch die Nitrierung
        von Benzol:

        Die Nitrierung von Benzol ist eine elektrophile Substitutionsreaktion. Das zur Reaktion
        benötigte elektrophile Teilchen entsteht bei der Umsetzung von Schwefelsäure mit
        Salpetersäure zu Nitriersäure.
        Ein elektrophiles Teilchen ist positiv geladen und zieht Elektronen an.
   
        HNO₃     +     H₂SO₄           NO₂⁺     +     HSO₄^-     +    H₂O
        Schwefelsäure           Salpetersäure                                   Nitriersäure                               Wasser

        Das elektrophile Teilchen ist in diesem Fall das Nitroniumion (NO₂⁺ -Ion).
        Die Nitrierung von Benzol erfolgt nun durch die Annäherung eines Nitroniumions an ein
        Benzolmolekül.

  b)     Eigenschaften von Anilin:

           -    farblose, leicht ölige Flüssigkeit.
                Die Flüssigkeit ist leicht ölig, da sich vereinzelt
                Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Aminogruppen
                aufbauen können. Weitere Anziehungskräfte sind die
                Van- der- Waalskräfte zwischen den unpolaren Benzolringen
                und Dipolkräfte. Diese resultieren an der stärkeren
                Elektronegativität des Stickstoffatoms im Vergleich zu den
                Wasserstoffatomen. 

         -      reagiert mit Wasser leicht basisch.
                Grund dafür ist das freie Elektronenpaar an welches sich ein weiteres
                Wasserstoffion (Proton) anlagern kann. Allerdings ist die Basizität des
                Anilin gering, da das freie Elektronenpaar in das Pielektronensystem des
                Benzolrings mit einbezogen wird (+M- Effekt).

        -       Bildet mit starken Säuren wasserlösliche Salze.

        -       cancergen (krebserregend)
                Anilin wird über die Haut aufgenommen und oxidiert den roten
                Blutfarbstoff.
                Dadurch wird die Sauerstoffaufnahme und der Sauerstofftransport
                im Blut vermindert oder schlimmstenfalls blockiert.  

        -      umweltschädigend
               Anilin ist durch seine oxidierende Wirkung sowie sein leicht basisches
               Verhalten umweltschädigend und sollte den Sicherheitsbestimmungen
               gemäß gehandhabt werden

c)     Begründung der unterschiedlichen Basenstärke aufgrund der Strukturformel:

        Die Basizität eines Stoffes hängt von der Verfügbarkeit des ungebundenen
        Elektronenpaars (in diesem Fall am Stickstoffatom) ab.
        Je höher die Elektronendichte am Stickstoffatom ist (beispielsweise durch +I Effekt
        oder Elektronegativitätsdifferenzen), desto leichter lagert sich bei der Protolyse ein
        Proton an das freie Elektronenpaar an, d.h. desto basischer oder alkalischer reagiert
        der Stoff.                                              

Methylamin	Trimethylamin	Ammoniak	Anilin
sehr starke Base	starke Base	Base	schwache Base
+ I Effekt durch die  Methylgruppe	starker +I Effekt durch die  drei Methylgruppen,  dadurch jedoch sterisch  gehindert (Elektronenpaar  weniger zugänglich)	Stickstoff ist elektronegativer  als Wasserstoff	+M Effekt bezieht das  Elektronenpaar mit in  das  Pielektronensystem  ein
pKs = 9,81	pKs = 10,62	pKs = 9,24	pKs = 4,58
pKB = 4,19	pKB = 3,38	pKB = 4,68	pKB = 9,42

           Man kann ebenso über die pKs oder pKB Werte argumentieren. Diese werden aus
           der jeweiligen Tabelle entnommen. Der pKB Wert errechnet sich aus dem pKs Wert
           folgendermaßen (pKw beträgt immer 14):

           pKw - pKs = pKB              also        14 - pKs = pKB  

           Je kleiner der Zahlenwert des pKs bzw. pKB Wertes ist, desto stärker ist die Säure
           bzw. Base.   

d)     Die Bromierung von Anilin:

        Anilin besitzt einen +M Effekt (das freie Elektronenpaar wird in den Benzolring mit
        einbezogen) sowie einen -I Effekt (das Elektronegative Stickstoffatom zieht
        Elektronen aus dem Ringsystem an sich).
        In diesem Fall gilt:
        -I > +M       der -I Effekt überwiegt. Dadurch lässt sich bereits vermuten, dass der
                           vorhandene Substituent am Benzolring (in diesem Fall die
                           Nitrogruppe) in Ortho- und Parastellung dirigiert.



        Nachweis über die Mesomeren Grenzformeln:

Mesomere Grenzformeln des Anilins

        Zweitsubstitution am Anilin

       Ob Ortho, Metha oder Parastellung bei der Zweitsubstitution überwiegen erkennt man an
       den Mesomeren Grenzstrukturen der Sigmaform des Moleküls.
       Je mehr mesomere Grenzstrukturen ein Molekül besitzt, desto stabiler ist es.

        Zur Bromierung von Anilin kann außerdem ein Katalysator verwendet werden. Dieser
        setzt die Aktivierungsenergie der Reaktion herab, liegt aber am Ende der Reaktion
        wieder unverändert vor.