- •Стереоизомерия
- •Кислотные свойства органических соединений
- •1. Природа элемента в кислотном центре.
- •2. Стабилизация аниона за счет сопряжения.
- •3. Влияние радикала на стабильность аниона.
- •4. Влияние растворителя на стабильность аниона.
- •Восстанавливающие дисахариды
- •Невосстанавливающие дисахариды
- •Физиологически активные гетероциклические соединения, их строение и биологическая роль
- •Классификация гетероциклических соединений
- •V группа. Конденсированные системы гетероциклов
- •Гидроксисоединения
- •Карбонильные соединения
- •Альдегиды
- •Карбоновые кислоты
- •Медико-биологическое значение карбоновых кислот
- •Моносахариды
- •Циклические формы.
- •Химические свойства моносахаридов.
- •Производные моносахаридов.
- •Сахарные кислоты.
- •Сложные углеводы.
- •Кислотно-основные свойства a-ак
- •Химические свойства ак
- •Нуклеиновые кислоты
- •Строение нуклеотидов
- •Строение мононуклеотидов
- •Структура нуклеиновых кислот
- •Липиды (жиры)
- •Биологическая роль и функции жиров
Кислотные свойства органических соединений
Большинство органических соединений можно рассматривать как кислоты, т.к. в их молекулах имеются связи атомов водорода с атомами С, О, N, S. Органические соединения классифицируют по кислотным центрам на С–H, O–H, N–H, S–H кислоты.
Кислотный центр – это элемент и связанный с ним атом водорода. На кислотные свойства органических соединений оказывает влияние стабильность аниона, образующегося при отдаче протона Н+. На стабильность аниона оказывают влияние следующие факторы:
1. Природа элемента в кислотном центре.
а) Электроотрицательность элементов в кислотном центре.
CH3–CH2OH (этанол) pKa=18; СH3–CH2–HNH (этаномин) pKa=30
Чем ниже pKa, тем сильнее кислота. Поскольку О2 является более электроотрицательным элементом, чем азот, то связь О–Н более полярна чем связь N–H, атом водорода в О–Н кислотном центре будет более подвижным, чем в N–Н центре. Исходя из величины pK этанол проявляет более выраженные кислотные свойства по сравнению с этаномином, т.к. образующийся при отщеплении протона алкоксид-ион CH3–CH2O- будет обладать более высокой стабильностью по сравнению с алкиламид-ионом CH3–CH2–HN-. Это объясняется тем, что более электроотрицательный кислород в алкоксид-ионе способен в гораздо большей степени нести отрицательный заряд по сравнению с атомом N в алкиламид-ионе.
б) Поляризуемость элемента в кислотном центре.
CH3–CH2–OH (этанол) pKa=18; CH3–CH2–SH (энантиол) pKa=10,5
Исходя из величины рКа энантиол проявляет более выраженные кислотные свойства по сравнению с этанолом. Если брать во внимание электроотрицательность элемента в кислотном центре, то этанол должен быть более сильной кислотой по сравнению с этантиолом, но в данном случае преобладает не фактор электроотрицательности, а фактор поляризуемости.
Поляризуемость атома – это мера смещения, рассредоточения электронного облака атома под действием внешнего электронного поля.
Поляризуемость атома возрастает с увеличением числа электронов и энергетических уровней. Атом серы более поляризуем, чем атом кислорода, т.к. атом серы имеет 3 энергетических уровня, а атом кислорода - 2. Образующийся при отщеплении протона меркаптид-ион СH3–CH2–S- будет обладать более высокой стабильностью по сравнению с алкоксид-ионом CH3–CH2–O- , т.к. в связи с более высокой поляризуемостью атома серы отрицательный заряд в меркаптид-ионе делокализован в гораздо большем объеме. Поэтому этантиол проявляет более выраженные кислотные свойства по сравнению с этанолом.
2. Стабилизация аниона за счет сопряжения.
C2H5–OH (этанол) рКа=18; C6H5–OH (фенол) рКа=9,9
[этанол с эффектами, (стер11)]
Исходя из величины рКа фенол проявляет более выраженные кислотные свойства по сравнению с этанолом. Для объяснения этого факта рассмотрим влияние электронных эффектов заместителей в молекулах этих соединений.
Под влиянием указанных электронных эффектов заместителей в молекуле этанола электронная плотность смещена к атому кислорода. Образующийся при отщеплении протона алкоксид-ион СH3–CH2–O- будет обладать низкой стабильностью, т.к. отрицательный заряд в этом анионе практически не делокализован по всей системе, а сосредоточен на атоме кислорода, поэтому этанол проявляет слабо выраженные кислотные свойства.
В молекуле же фенола [фенол с эффектами, (стер12)] под влиянием ЭД-заместителя ОН группы электронная плотность смещена от заместителя и делокализована по араматическому кольцу. Образующийся при отщеплении протона фенокси-ион C6H5–O- являясь сопряженной системой, будет обладать более высокой стабильностью по сравнению с алкоксид-ионом CH3–CH2–O-, который не является сопряженной системой. Т.о., образование сопряженной системы способствует делокализации отрицательного заряда в анионе, что повышает его стабильность и усиливает кислотные свойства веществ.