Кислотно-основные свойства органических соединений

Реакционная способность органических соединений

Кислотно-основные свойства органических соединений рассматриваются на основе протолитической теории кислот и оснований Брёнстеда–Лоури и проявляются в кислотно-основном взаимодействии. Кислоты Брёнстеда – доноры протона R–ХH всегда содержат кислотный центр – XH (ОН, -NH, -SH, -CH). Различают ОН – кислоты (карбоновые кислоты, спирты, фенолы), NH-кислоты (амины, амиды), SH-кислоты (тиолы). Основания Брёнстеда - акцепторы протона. Основания делятся на n-основания, если основным центром является гетероатом (атом неметалла), который содержит неподеленную электронную пару (кислород, азот, сера), и p-основания, если основным центром является p- связь между углеродами. Основные центры: N, O, S, p-связь.

Большинство органических соединений могут проявлять свойства как кислот, так и оснований (быть и донорами и акцепторами протона). Какую роль данное соединение будет выполнять, зависит от второго реагента, так как кислота проявляет свои свойства только в присутствии сильного основания и наоборот. Согласно законам термодинамики каждая частица самопроизвольно стремится перейти в более устойчивое состояние и уменьшить тем самым энтальпию системы. Так, сильная кислота является неустойчивой и легко отдает протон основанию. Сильное основание легко присоединяет протон отрывая его от кислоты. Данные процессы идут самопроизвольно, так как сопровождаются уменьшением свободной энергии (DG < 0). Поэтому в реакциях важно определить сравнительную силу кислот или оснований, так как это определяет самопроизвольное протекание кислотно-основного взаимодействия.

Сила кислоты определяется стабильностью сопряженного с ней основания (аниона). Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота, а стабильность аниона зависит от степени делокализации электронной плотности (энтропийный фактор).

Поэтому усиливают кислотность:

1) сопряжение с кислотным центром

2) большой радиус атома в кислотном центре

3) высокая электроотрицательность атома в кислотном центре

4) электроноакцепторные заместители в молекуле кислоты

Сравнительная сила кислот: карбоновые кислоты > фенолы > тиолы многоатомные спирты > одноатомные спирты > амины

1. Наиболее сильные кислоты (карбоновые кислоты, фенолы, тиолы) взаимодействуют со щелочами с образованием соли.

2. Средние по силе кислоты многоатомные спирты взаимодействуют с гидорксидом меди (II), с образованием хелатного комплекса.

3. Слабые кислоты одноатомные спирты взаимодействуют только со щелочными металлами.

Сила оснований определяется степенью локализации электронной плотности на основном центре, следовательно, все факторы, усиливающие кислотность будут в той же мере снижать силу оснований.

Сравнительная сила основных центров:

N > O > S > p - связь

Сопряжение с основным центром максимально ослабляет основность. Электронодоноры усиливают основность.

Примеры: