有機(jī)化合物的酸堿性課件

第五章

有機(jī)化合物的酸堿性第五章

有機(jī)化合物的酸堿性1酸堿理論的發(fā)展水溶液中簡(jiǎn)單酸堿理論以水溶液系統(tǒng)中的H+和OH-為理論基礎(chǔ)，適用于水溶液系統(tǒng)。布朗斯特酸堿理論擴(kuò)展到所有質(zhì)子溶劑系統(tǒng)，凡是能釋放H+就是酸，能接受的就是堿。由此形成共軛酸堿對(duì)的概念。路易斯酸堿理論隨著成鍵理論的深入，關(guān)注點(diǎn)從質(zhì)子深化為電子，Lewis認(rèn)為凡是能給出電子對(duì)的為堿，接受電子對(duì)的為酸。酸堿理論的繼續(xù)深入認(rèn)識(shí)酸堿理論的發(fā)展水溶液中簡(jiǎn)單酸堿理論2

Arrhenius酸堿理論：1884年在水中能電離出質(zhì)子的物種稱為酸；能電離出氫氧根負(fù)離子的物種稱為堿。Arrhenius酸堿理論局限性Arrhenius酸堿理論：1884年在水中能電離出質(zhì)子3Bronsted酸堿理論：酸堿質(zhì)子理論要點(diǎn)：凡能給出質(zhì)子(H+)的物質(zhì)是酸（acid），凡能接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿(base)。酸給出質(zhì)子后，剩余的部分必有接受質(zhì)子的能力。例：共軛酸堿對(duì)(conjugativepairofacid&base)：因一個(gè)質(zhì)子的得失而相互轉(zhuǎn)變的每一對(duì)酸堿；相應(yīng)的反應(yīng)稱為酸堿半反應(yīng)。Bronsted酸堿理論：共軛酸堿對(duì)(conjugati4酸的強(qiáng)度用Ka或pKa表示，pKa越小，酸性越大；堿的強(qiáng)度用Kb或pKb表示，常見(jiàn)無(wú)機(jī)、有機(jī)酸的pKa值見(jiàn)P31表1-9。若酸為強(qiáng)酸，則其共軛堿為弱堿；反之，若堿為強(qiáng)堿，則其共軛酸為弱酸。（pKa+pKb=14）酸的強(qiáng)度用Ka或pKa表示，pKa越小，酸性越大；堿的強(qiáng)度用5一種物質(zhì)呈現(xiàn)酸性或堿性，與它所在環(huán)境有關(guān)。同理，酸性或堿性的強(qiáng)弱也與它所處的環(huán)境有關(guān)。如：水的酸堿性：一種物質(zhì)呈現(xiàn)酸性或堿性，與它所在環(huán)境有關(guān)。同理，酸性或堿性的6酸堿反應(yīng)：酸堿強(qiáng)弱判斷依據(jù)：化合物的酸性主要取決于其解離出H+或留下的負(fù)離子（共軛堿）的穩(wěn)定性。負(fù)離子（A-）越穩(wěn)定，意味著A-與H+結(jié)合的傾向越小，共軛酸的酸性越大。負(fù)離子的穩(wěn)定性受中心原子（與酸性氫直接相連的原子）的電負(fù)性、原子半徑的大小、與其相連的原子團(tuán)的結(jié)構(gòu)以及溶劑等因素的影響。酸堿反應(yīng)：酸堿強(qiáng)弱判斷依據(jù)：化合物的酸性主要取決于其解離出H7酸堿強(qiáng)度的測(cè)定傳統(tǒng)上，多數(shù)研究和實(shí)用的體系是水溶液系統(tǒng)，可以查到很多化合物在水溶液中的pKa,通過(guò)比較其大小可以判定其酸堿性，也可以判斷反應(yīng)的方向。Hammett酸度函數(shù)影響化合物酸堿強(qiáng)度的因素很多，不同系統(tǒng)狀態(tài)下，同一化合物的酸堿表現(xiàn)差別很大。下面分情況考察一些常見(jiàn)影響因素。酸堿強(qiáng)度的測(cè)定傳統(tǒng)上，多數(shù)研究和實(shí)用的體系是水溶液系統(tǒng)，可以8影響酸堿強(qiáng)度的主要因素溶劑化作用誘導(dǎo)效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)的影響場(chǎng)效應(yīng)的影響立體效應(yīng)的影響氫鍵的影響元素在周期表中的位置和軌道雜化不同產(chǎn)生的影響酸堿影響的因素非常多，并且常常多種因素同時(shí)發(fā)揮作用，最直觀的判斷就是通過(guò)水溶液系統(tǒng)中的pKa來(lái)近似判斷，對(duì)醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)主要關(guān)心的就是水溶液系統(tǒng)，如藥物在水溶液中不同pH值下的溶解行為。影響酸堿強(qiáng)度的主要因素溶劑化作用酸堿影響的因素非常多，并且常9溶劑化作用溶劑化作用在于對(duì)于電離之后的離子對(duì)有強(qiáng)烈的靜電作用，從而大大降低溶液系統(tǒng)的能量。因此其對(duì)溶液系統(tǒng)的電離平衡影響非常明顯。例如：苯酚和乙酸在氣相條件下和水溶液中酸性的巨大區(qū)別甲胺類化合物在水溶劑和非質(zhì)子溶劑中的堿性順序的變化溶劑化作用溶劑化作用在于對(duì)于電離之后的離子對(duì)有強(qiáng)烈的靜電作用10誘導(dǎo)效應(yīng)的影響pKa4.763.182.902.861.300.64pKa3.754.764.874.835.08總結(jié)：吸電子基團(tuán)增強(qiáng)酸性，離酸性中心越近影響越強(qiáng)。斥電子基團(tuán)減小酸性，越近減小的越厲害。離酸性中心比較遠(yuǎn)的時(shí)候基本可以忽略。注意，我們考察的主要是誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)的影響pKa4.7611

共軛效應(yīng)的影響

取代基鄰位間位對(duì)位-H9.949.949.94-F8.819.289.81-Cl8.489.029.38-Br8.418.879.26-CH310.2910.0910.26-OCH39.989.6510.21-NO27.228.397.152,4-二硝基苯酚4.092,4,6-三硝基苯酚0.25

共軛效應(yīng)的影響取代基鄰位間位對(duì)位-H9.949.949.12

共軛效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)本質(zhì)上是通過(guò)共軛分散電子云，從而起到穩(wěn)定系統(tǒng)的作用。一般來(lái)說(shuō)吸電子共軛效應(yīng)增強(qiáng)酸性，斥電子共軛效應(yīng)削弱酸性。但是使用的時(shí)候需要注意是吸電子還是斥電子基團(tuán)的作用以及這些基團(tuán)整合在一起的相互影響。研究一下同是對(duì)位的甲基，硝基，氯原子的取代的苯酚的酸性規(guī)律。

共軛效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)本質(zhì)上是通過(guò)共軛分散電子云，從而起到13場(chǎng)效應(yīng)的影響6.046.25場(chǎng)效應(yīng)的影響6.046.2514立體效應(yīng)的影響這種情況往往發(fā)生在周圍基團(tuán)對(duì)酸性中心結(jié)構(gòu)的影響。如課本上面鄰-叔丁基苯甲酸和對(duì)=叔丁基苯甲酸的酸性差別。立體效應(yīng)的影響這種情況往往發(fā)生在周圍基團(tuán)對(duì)酸性中心結(jié)構(gòu)的影響15氫鍵的影響順?lè)炊∠┒岬乃嵝圆煌徬趸椒雍蛯?duì)硝基苯酚的酸性氫鍵的影響順?lè)炊∠┒岬乃嵝圆煌?6軌道雜化不同產(chǎn)生的影響此處要特別注意有機(jī)化學(xué)研究中心的碳原子的不同雜化形式對(duì)酸性的影響。一般來(lái)說(shuō)三種常見(jiàn)雜化形式中碳原子的吸電子能力依次為SP＞SP2＞SP3H-CH3H-CH=CH2H-C≡CHpKa4036.525軌道雜化不同產(chǎn)生的影響此處要特別注意有機(jī)化學(xué)研究中心的碳原子17酸堿電子理論(1923,路易斯(LewisG.N)：（廣義酸堿論）定義：凡能給出電子對(duì)用來(lái)形成化學(xué)鍵的物種（分子、原子團(tuán)或離子）皆稱為堿，凡能接受外來(lái)電子對(duì)的物種皆稱為酸。酸是電子對(duì)的接受體，堿是電子對(duì)的給予體。酸堿通過(guò)電子對(duì)授受關(guān)系形成配位鍵，生成酸堿配合物。如：酸堿電子理論(1923,路易斯(LewisG.N)：（廣18把酸堿電子論的概念進(jìn)一步延伸，把一些分子中沒(méi)有孤電子對(duì)，但存在電子云密度較高的部位，也劃為堿，如：大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)是電子對(duì)的配給與接受。因此，大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)和Lewis酸堿反應(yīng)是一致的。把酸堿電子論的概念進(jìn)一步延伸，把一些分子中沒(méi)有孤電子對(duì)，但存19介紹兩個(gè)概念：親電試劑（electropohile）親核試劑（nucleophile）Lewis酸為缺電子物質(zhì)，它在反應(yīng)過(guò)程中有接近另一分子負(fù)電荷中心的傾向，稱之有親電性，此物質(zhì)稱為親電試劑。如：

H+,BF3,AlCl3。Lewis堿為有孤電子對(duì)或電子云密度較高的物種,在反應(yīng)過(guò)程中有親近另一分子正電荷(即“核”)的傾向，稱之有親核性。此物種稱親核試劑。如：介紹兩個(gè)概念：親電試劑（electropohile）Lewi20有機(jī)反應(yīng)常把反應(yīng)發(fā)生的原因，歸結(jié)于兩個(gè)分子或離子的電性部分相互影響的結(jié)果。如：有機(jī)反應(yīng)常把反應(yīng)發(fā)生的原因，歸結(jié)于兩個(gè)分子或離子的電性部分相21Lewis酸堿理論特點(diǎn)：以化學(xué)鍵理論為基礎(chǔ)，接受電子對(duì)的就是酸，給出電子對(duì)的就是堿。酸堿反應(yīng)就是共享電子對(duì)的過(guò)程。此酸堿理論大大擴(kuò)展了酸堿的概念。缺陷在于不容易定量。對(duì)醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)，主要關(guān)注傳統(tǒng)酸堿理論以及布朗斯特酸堿理論。Lewis酸堿理論特點(diǎn)：以化學(xué)鍵理論為基礎(chǔ)，接受電子對(duì)的就是22第五章

有機(jī)化合物的酸堿性第五章

有機(jī)化合物的酸堿性23酸堿理論的發(fā)展水溶液中簡(jiǎn)單酸堿理論以水溶液系統(tǒng)中的H+和OH-為理論基礎(chǔ)，適用于水溶液系統(tǒng)。布朗斯特酸堿理論擴(kuò)展到所有質(zhì)子溶劑系統(tǒng)，凡是能釋放H+就是酸，能接受的就是堿。由此形成共軛酸堿對(duì)的概念。路易斯酸堿理論隨著成鍵理論的深入，關(guān)注點(diǎn)從質(zhì)子深化為電子，Lewis認(rèn)為凡是能給出電子對(duì)的為堿，接受電子對(duì)的為酸。酸堿理論的繼續(xù)深入認(rèn)識(shí)酸堿理論的發(fā)展水溶液中簡(jiǎn)單酸堿理論24

Arrhenius酸堿理論：1884年在水中能電離出質(zhì)子的物種稱為酸；能電離出氫氧根負(fù)離子的物種稱為堿。Arrhenius酸堿理論局限性Arrhenius酸堿理論：1884年在水中能電離出質(zhì)子25Bronsted酸堿理論：酸堿質(zhì)子理論要點(diǎn)：凡能給出質(zhì)子(H+)的物質(zhì)是酸（acid），凡能接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿(base)。酸給出質(zhì)子后，剩余的部分必有接受質(zhì)子的能力。例：共軛酸堿對(duì)(conjugativepairofacid&base)：因一個(gè)質(zhì)子的得失而相互轉(zhuǎn)變的每一對(duì)酸堿；相應(yīng)的反應(yīng)稱為酸堿半反應(yīng)。Bronsted酸堿理論：共軛酸堿對(duì)(conjugati26酸的強(qiáng)度用Ka或pKa表示，pKa越小，酸性越大；堿的強(qiáng)度用Kb或pKb表示，常見(jiàn)無(wú)機(jī)、有機(jī)酸的pKa值見(jiàn)P31表1-9。若酸為強(qiáng)酸，則其共軛堿為弱堿；反之，若堿為強(qiáng)堿，則其共軛酸為弱酸。（pKa+pKb=14）酸的強(qiáng)度用Ka或pKa表示，pKa越小，酸性越大；堿的強(qiáng)度用27一種物質(zhì)呈現(xiàn)酸性或堿性，與它所在環(huán)境有關(guān)。同理，酸性或堿性的強(qiáng)弱也與它所處的環(huán)境有關(guān)。如：水的酸堿性：一種物質(zhì)呈現(xiàn)酸性或堿性，與它所在環(huán)境有關(guān)。同理，酸性或堿性的28酸堿反應(yīng)：酸堿強(qiáng)弱判斷依據(jù)：化合物的酸性主要取決于其解離出H+或留下的負(fù)離子（共軛堿）的穩(wěn)定性。負(fù)離子（A-）越穩(wěn)定，意味著A-與H+結(jié)合的傾向越小，共軛酸的酸性越大。負(fù)離子的穩(wěn)定性受中心原子（與酸性氫直接相連的原子）的電負(fù)性、原子半徑的大小、與其相連的原子團(tuán)的結(jié)構(gòu)以及溶劑等因素的影響。酸堿反應(yīng)：酸堿強(qiáng)弱判斷依據(jù)：化合物的酸性主要取決于其解離出H29酸堿強(qiáng)度的測(cè)定傳統(tǒng)上，多數(shù)研究和實(shí)用的體系是水溶液系統(tǒng)，可以查到很多化合物在水溶液中的pKa,通過(guò)比較其大小可以判定其酸堿性，也可以判斷反應(yīng)的方向。Hammett酸度函數(shù)影響化合物酸堿強(qiáng)度的因素很多，不同系統(tǒng)狀態(tài)下，同一化合物的酸堿表現(xiàn)差別很大。下面分情況考察一些常見(jiàn)影響因素。酸堿強(qiáng)度的測(cè)定傳統(tǒng)上，多數(shù)研究和實(shí)用的體系是水溶液系統(tǒng)，可以30影響酸堿強(qiáng)度的主要因素溶劑化作用誘導(dǎo)效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)的影響場(chǎng)效應(yīng)的影響立體效應(yīng)的影響氫鍵的影響元素在周期表中的位置和軌道雜化不同產(chǎn)生的影響酸堿影響的因素非常多，并且常常多種因素同時(shí)發(fā)揮作用，最直觀的判斷就是通過(guò)水溶液系統(tǒng)中的pKa來(lái)近似判斷，對(duì)醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)主要關(guān)心的就是水溶液系統(tǒng)，如藥物在水溶液中不同pH值下的溶解行為。影響酸堿強(qiáng)度的主要因素溶劑化作用酸堿影響的因素非常多，并且常31溶劑化作用溶劑化作用在于對(duì)于電離之后的離子對(duì)有強(qiáng)烈的靜電作用，從而大大降低溶液系統(tǒng)的能量。因此其對(duì)溶液系統(tǒng)的電離平衡影響非常明顯。例如：苯酚和乙酸在氣相條件下和水溶液中酸性的巨大區(qū)別甲胺類化合物在水溶劑和非質(zhì)子溶劑中的堿性順序的變化溶劑化作用溶劑化作用在于對(duì)于電離之后的離子對(duì)有強(qiáng)烈的靜電作用32誘導(dǎo)效應(yīng)的影響pKa4.763.182.902.861.300.64pKa3.754.764.874.835.08總結(jié)：吸電子基團(tuán)增強(qiáng)酸性，離酸性中心越近影響越強(qiáng)。斥電子基團(tuán)減小酸性，越近減小的越厲害。離酸性中心比較遠(yuǎn)的時(shí)候基本可以忽略。注意，我們考察的主要是誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)的影響pKa4.7633

共軛效應(yīng)的影響

取代基鄰位間位對(duì)位-H9.949.949.94-F8.819.289.81-Cl8.489.029.38-Br8.418.879.26-CH310.2910.0910.26-OCH39.989.6510.21-NO27.228.397.152,4-二硝基苯酚4.092,4,6-三硝基苯酚0.25

共軛效應(yīng)的影響取代基鄰位間位對(duì)位-H9.949.949.34

共軛效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)本質(zhì)上是通過(guò)共軛分散電子云，從而起到穩(wěn)定系統(tǒng)的作用。一般來(lái)說(shuō)吸電子共軛效應(yīng)增強(qiáng)酸性，斥電子共軛效應(yīng)削弱酸性。但是使用的時(shí)候需要注意是吸電子還是斥電子基團(tuán)的作用以及這些基團(tuán)整合在一起的相互影響。研究一下同是對(duì)位的甲基，硝基，氯原子的取代的苯酚的酸性規(guī)律。

共軛效應(yīng)的影響共軛效應(yīng)本質(zhì)上是通過(guò)共軛分散電子云，從而起到35場(chǎng)效應(yīng)的影響6.046.25場(chǎng)效應(yīng)的影響6.046.2536立體效應(yīng)的影響這種情況往往發(fā)生在周圍基團(tuán)對(duì)酸性中心結(jié)構(gòu)的影響。如課本上面鄰-叔丁基苯甲酸和對(duì)=叔丁基苯甲酸的酸性差別。立體效應(yīng)的影響這種情況往往發(fā)生在周圍基團(tuán)對(duì)酸性中心結(jié)構(gòu)的影響37氫鍵的影響順?lè)炊∠┒岬乃嵝圆煌徬趸椒雍蛯?duì)硝基苯酚的酸性氫鍵的影響順?lè)炊∠┒岬乃嵝圆煌?8軌道雜化不同產(chǎn)生的影響此處要特別注意有機(jī)化學(xué)研究中心的碳原子的不同雜化形式對(duì)酸性的影響。一般來(lái)說(shuō)三種常見(jiàn)雜化形式中碳原子的吸電子能力依次為SP＞SP2＞SP3H-CH3H-CH=CH2H-C≡CHpKa4036.525軌道雜化不同產(chǎn)生的影響此處要特別注意有機(jī)化學(xué)研究中心的碳原子39酸堿電子理論(1923,路易斯(LewisG.N)：（廣義酸堿論）定義：凡能給出電子對(duì)用來(lái)形成化學(xué)鍵的物種（分子、原子團(tuán)或離子）皆稱為堿，凡能接受外來(lái)電子對(duì)的物種皆稱為酸。酸是電子對(duì)的接受體