Реакционная способность органических соединений тесно связана с понятиями “кислотность“ и “основность“. Для оценки кислотности и основности органических соединений наибольшее значение имеют две теории – теория Бренстеда (протолитическая) и теория Льюиса.
Согласно определению Бренстеда, кислоты – это нейтральные молекулы или ионы, способные отдавать протон (доноры протонов); основания по Бренстеду – нейтральные молекулы или ионы, способные присоединять протон (акцепторы протонов). Кислота Льюиса – это акцептор электронной пары, основания Льюиса – донор электронной пары.
В принципе большинство органических соединений можно рассматривать как кислоты, поскольку в них содержатся связи С-Н, N-H, O-H, S-H. Сила кислоты определяется стабильностью аниона, образующегося в результате диссоциации этой кислоты. Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота. Стабильность аниона зависит от многих факторов:
а) способности атома, связанного с водородом, удерживать электронную пару после ухода протона (т.е. электроотрицательности);
б) размера этого атома;
в) возможности делокализации (распределения отрицательного заряда по другим атомам);
г) способности растворителя сольватировать анион.
В качестве меры кислотности используют константу равновесия реакции ионизации (Ка):
А ¾ Н
Аˉ + Н+ [ Аˉ] [ Н+]
кислота анион про- [АН]
Кислоты тон
Для удобства часто вместо Ка используют рКа= ¾ lg Ка
Кислотность различных классов органических соединений с одинаковыми радикалами увеличивается в следующей последовательности:
R – H2С – H Алканы | R-NH-H Амины | R-O-H Спирты | R-S-H Тиолы | ![]() | R – СOOH Карбоновые кислоты |
рКа 50 | рКа 30 | рКа 18 | рКа 12 | pКа 10 | рКа 4,7 |
СН кислоты | NH кислоты | ОН кислоты | SH кислоты | ОН кислоты | ОН кислоты |
Причиной самой слабой кислотности С-Н кислот является то, что углерод обладает низкой электроотрицательностью и проявляет слабую способность удерживать отрицательный заряд на анионе. Поэтому образование карбанионов является энергетически невыгодным процессом:
СН4 СН3 ˉ + Н+
карбанион
(метил-анион)
Среди насыщенных соединений заметную кислотность проявляют спирты (О-Н-кислоты), что обусловлено достаточной электроотрицательностью атома кислорода, т.е. способностью удерживать электронную пару в анионе, тем самым, стабилизируя его:
R¾O¾H R¾Oˉ + H+
спирт алкоксид-
анион
Стабильность аниона R – Oˉ значительно повышается с появлением возможности делокализации отрицательного заряда либо за счет электроотрицательного элемента в радикале, либо по системе сопряженных связей. Так, например, увеличение кислотности нарколана (Br3C–CH2-OH) объясняется влиянием –I эффекта трех атомов брома в радикале (стабилизирующий фактор).
![]() |
Увеличение кислотности фенолов по сравнению с алифатическими спиртами объясняется стабильностью фенолят-аниона, отрицательный заряд которого делокализуется по ароматическому кольцу вследствие +М эффекта.
Br3C–CH2-OH Br3CCH2O¾ + H+
Тиолы проявляют более сильные кислотные свойства по сравнению со спиртами благодаря большему размеру атома серы, в котором отрицательный заряд лучше делокализуется, стабилизируя тиолят-анион.
Карбоновые кислоты в данном ряду – самые сильные кислоты.
Это объясняется образованием стабильного карбоксилат-аниона при диссоциации карбоновых кислот. Карбоксилат-анион стабилизирован за счет делокализации отрицательного заряда по системе сопряжения:
![]() |
(¾)
Изменение основности будет противоположно изменению кислотности. Чем выше основность, тем ниже кислотность.
Спирты
Производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на ОН-группы, называют спиртами. Общая формула R-O-H.
Классификация:
1) по атомности – по количеству ОН-групп на одно- и многоатомные спирты;
2)по характеру радикала – предельные и непредельные; алифатические и ароматические;
3) по характеру атома углерода, с которым связана ОН-группа, – первичные, вторичные, третичные спирты.
Одноатомные спирты
Изомерия 1) изомерия углеродного скелета;
2) изомерия по положению гидроксильной группы.