浅谈有机物的酸碱性 (最终版)

浅谈有机物的酸碱性
作者:(总汇)张宏琛201610518226 王含宇 201610518219
(要点总结)有机物的列举:肖欢欢 201610518221
影响酸碱性的因素:杜文倩 201610518207
有机物酸碱性在实际中的应用:屈婷敏 201610518218
摘要:本文探讨的有机物酸碱性仅限于汪小兰编《有机化学(第四版)》。本篇论文从有机物酸碱性的影响因素、有机物酸碱性的实际应用等方面进行了简要的阐述。罗列出了一部分具有代表性的酸碱性有机物。
参考文献:《有机化学(第四版)》汪小兰编
一、具有酸碱性的有机物列举
在有机化合物的世界中,具有酸碱性的有机物包括了以下种类:炔类物质(具有末端氢)、
醇、酚、醚、酮类、醛类、羧酸、取代酸、酰胺类、碳酸的衍生物类、脂肪族硝基化合物、吡咯、吡啶、生物碱等。以下是代表性物质举例。
酸性有机物质丙炔、乙醇(弱酸性、极弱碱性)、苯酚、丙酮、乙醛、乙酸、三(强酸性)、EDTA、乙酰胺(中性)、邻苯二甲酰亚胺、乳酸、水杨酸、丙酮酸、乙酰乙酸乙酯、硝基乙烷、吡咯
碱性有机物:甲醚(能够接受质子)、尿素、胍(强碱性)、二甲胺、吡啶、烟碱
二、代表性酸碱性有机物结构分析
间硝基苯甲酸1具有末端氢的炔类物质
由于sp杂化碳原子的电负性比sp2或sp3杂化碳原子的电负性强,所以与sp杂化碳原子相连的氢原子显弱酸性,能被某些金属离子取代。
2醇的似水性
醇与水都含有一个与氧原子结合的氢,这个氢表现了一定程度的酸性,但由于烷基的给电子效应,醇中氧原子上电子密度比水中的高,所以醇的酸性比水还弱(但比炔氢强)。醇不能与碱的水溶液作用,而只能与碱金属或碱土金属作用放出氢气。
由于醇的酸性比水弱,所以RO-(烷氧基)的碱性比HO-强,因此醇化物遇水则分解成醇和金属氧化物。
醇与水的另一相似之处则是,醇也可作为质子的接受体,通过氧原子上的未共用电子对与酸中的质子结合形成钅羊离子(RO
+H2)。它们碱性极弱,只能由强酸中接受质子。因此醇可溶于浓强酸中。
3酚的酸性
由于酚羟基中氧原子的p轨道与苯环形成p-π共轭体系,氧上未共用电子对向苯环转移。因而,H-O之间电子密度比醇中的低,也就是H-O之间的结合较醇中的弱,所以酚羟基中的氢较醇羟基的氢更容易以H+形式解离。从另一方面说,酚解离生成的苯氧基负离子与烷氧基负离子相比,前者氧上的负电荷可以分散到苯环上,从而比烷氧基负离子稳定,也有利于酚羟基中的氢以H+形式解离,所以酚的酸性比醇强。但比碳酸要弱,所以酚只能与强碱成盐,而不能与碳酸氢钠成盐。
酚中芳环上如连有卤素或硝基等强吸电子基团,可使酚的酸性增强,如的Ka为6×10-8的酸性很强(PKa=0.25)。芳环上如连有给电子基如甲基,则酚的酸性减弱。
4醚的钅羊盐
醚与醇和水相似,醚中氧原子上的未共用电子对能接受质子,生成钅羊盐。醚接受质子能力很弱,必须与浓强酸才能生成钅羊盐。
5具有羰基并具有α-H的有机物
与羰基相邻的碳(α-碳)上的氢叫α-H,由于羰基中氧原子的电负性较强,使得α-碳上电子云密度有所降低,从而使得α-H与分子中其他碳原子上的H相比,酸性有所增强。例如,乙烷的pKa约为40,而丙酮或乙醛的pKa约为19~20。因此,醛、酮分子中的α-H表现了与其
他碳原子不同的活性。通常将α-碳连同它上面的氢原子一起,叫做活泼甲基,或活泼亚甲基。
6羧酸以及取代酸的酸性
羧酸可以看作是水分子中的氢被酰基取代的产物。
由于羰基的π键与羟基氧原子上未共用电子对形成了p-π共轭体系,羟基氧原子上的电子云密度因而向羰基转移而降低。与水分子中的H-O键相比,羧酸分子中H-O键间的电子密度较低,致使羧基中的H容易以H+的形式解离,因此羧酸的酸性比水和醇要强得多。实验证明,在酸根离子中两个C-O键长是完全相等的,这说明羧基碳与两个氧间电子云密度是完全平均化的,亦即其负电荷不是集中在一个氧原子上,而是分散在两个氧与一个碳上,因此酸根负离子比较稳定。
甲酸的pKa值比同系列中其他成员的要低。它与其他同系物在结构上的区别仅在于甲酸中与羧基相连的是H原子,而其他同系物与羧基相连的都是烷基。由此得出结论:与H相比,
烷基是给电子基。由于烷基有给电子诱导效应,使得除甲酸以外的其他脂肪酸的O-H间电子密度有所增高,从而使得H以H+形式的电离度降低,所以两个C原子以上的饱和一元羧酸的酸性都比HCOOH弱。由于不同的烷基给电子性差别不大,因此在饱和一元羧酸中,除甲酸的酸性最强外,其他同系物的电离常数都属于同一数量级。

本文发布于:2024-09-21 08:40:33,感谢您对本站的认可!

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