Презентация "КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ" – проект, доклад

КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

кислоты - вещества, способные в растворах отдавать протон основания - вещества, способные присоединять протон

теория Бренстеда-Лоури

протолитическая теория

кислота

сопряженная кислота

основание

сопряженное основание

Классификация органических кислот

ОН-кислоты: спирты, фенолы, карбоновые кислоты, сульфокислоты, гидроксикислоты, аминокислоты SH-кислоты: тиоспирты, SH-содержащие соединения NH-кислоты: амины, имины, гетероциклические соединения с атомом азота СН-кислоты: углеводороды, радикалы гетерофункциональных соединений

Кислотность

алкилоксониевый ион алкиламмониевый ион

Положительно заряженные ионы:

pKa — количественная характеристика кислотных свойств

; pKa = -lg Ka

Качественная характеристика кислотности – стабильность аниона, образующегося при диссоциации кислоты

чем стабильнее анион, тем сильнее кислота

Стабильность аниона зависит:

от природы атома: электроотрицательности и поляризуемости (радиуса)

от степени делокализации отрицательного заряда в анионе

от способности к сольватации

Электроотрицательность элементов кислотного центра

учитывается, если кислоты имеют одинаковые радикалы и элементы кислотного центра расположены в одном периоде

1 2 R-OH > R-NH2 > R-CH3

Радиус атома

учитывается, если кислоты имеют одинаковые радикалы и элементы кислотного центра расположены в одной группе

Rs > Ro

Если радикалы кислот одинаковы

R-SH > R-OH > R-NH2 > R-CH3

Реакции замещения

тиолы используют как антидоты при отравлении соединениями мышьяка, ртути, хрома, висмута

2,3-димеркапто- пропанол-1 БАЛ

+

нетоксичное производное

люизит

Степень делокализации отрицательного заряда в анионе

учитывается, если кислоты имеют одинаковые кислотные центры

наличие сопряжения, электроноакцепторных заместителей увеличивает стабильность аниона

наличие электронодонорных заместителей уменьшает стабильность аниона

Сравнение кислотности этанола и фенола

сравнение кислотности этанола и этановой кислоты

+ H+

делокализация заряда

сравнение кислотности этанола и этандиола

-IOH

сравнение кислотности фенола, п-аминофенола, п-нитрофенола

NH2 -ЭД NО2 - ЭА 3

сравнение кислотности этановой кислоты, этандиовой кислоты

H+ - ICOOH + ICH3

сравнение кислотности п-гидроксибензойной кислоты и о- п-гидроксибензойной кислоты

рКа 4,58 рКа 2,98

кислотность гетероциклов

ЭА

Влияние сольватации

чем меньше размер иона, чем больше локализован заряд, тем лучше ион сольватируется

Основность по Бренстеду

CH3OH молекулы

- это способность присоединять протон

основания анионы CH3O- <

В зависимости от природы гетероатома

n-основания π-основания

аммониевые оксониевые тиониевые

чем выше рКвн+, тем сильнее основание

рКвн+ = -lg Квн+

рКвн+ - количественная характеристика основности

Качественная характеристика основности – величина электронной плотности на основном центре

Чем выше электронная плотность на основном центре, тем сильнее основание

Природа атома ЭON < ЭOО RS > RО

Влияние радикала

электронодонорные заместители повышают основность, электроноакцепторные - понижают

+IСН3 метиламин диметиламин ..

сопряжение

Основность гетероциклов

ЭА свойства второго атома азота

НОН НСl

Реакции кислотно-основного взаимодействия

новокаин

Новокаина гидрохлорид

амиды кислот

Амфотерность органических соединений

спирты гидроксикислоты фенолокислоты аминокислоты пуриновые и пиримидиновые основания

Водородные связи- проявление амфотерности

основный центр кислотный центр

амфотерность спиртов

амфотерность аминокислот

гуанин цитозин

Электронная теория Льюиса

кислота — акцептор пары электронов основание — донор пары электронов

Кислоты жесткие мягкие

малый R высокая ЭО низкая поляризуемость

большой R низкая ЭО высокая поляризуемость

H3C+

Основания

трудно окисляются высокая ЭО низкая поляризуемость

легко окисляются низкая ЭО высокая поляризуемость

OH- H2O ROH RNH2 H- RS- RSH

ПЖМКО –принцип жестких и мягких кислот и оснований (Пирсона): жесткие кислоты будут преимущественно связываться с жесткими основаниями, а мягкие кислоты – с мягкими основаниями

С2Н5О- Ж.О. С2Н5S- M.О.

Кислотность, основность в биологических системах

Большинство БВС и лекарственных средств – слабые кислоты или основания

Важное значение имеет степень ионизации соединения в определенной среде

Различия в степени ионизации обеспечивают избирательность действия

ацетилсалициловая кислота рКа 3,5

При рН = 3,5 50% - в ионизированном состоянии

При ↑ рН (7,4) 99,99% ацетилсалициловой кислоты будет находиться в ионизированной форме При рН = 1 - в неионизированном состоянии

Классификация органических реакций

В органической химии субстрат – это соединение, молекула которого поставляет атом углерода для образования связи

Реагент – это действующее на субстрат вещество

Механизм реакции – детальное описание процесса в результате которого исходные вещества превращаются в конечные продукты

Для того чтобы осуществилась реакция, необходимо столкновение двух частиц, обладающих энергией, достаточной для преодоления энергетического барьера реакции

Энергия необходимая для образования активированного комплекса называется энергией активации (Еа)

По направлению реакций с учетом конечного результата:

р. замещения Substitution - S

р. присоединения Addition -A

р. отщепления Elimination -E

р. перегруппировки Isomerisation -I

р. окислительно-восстановительные

р. кислотно-основного взаимодействия

мономолекулярные бимолекулярные

По числу молекул, участвующих в стадии, определяющей скорость реакции:

По характеру изменений связей в субстрате и реагенте

радикальные ионные согласованные

Радикальные реакции Гомолитический разрыв связи

свободные радикалы:

sp2-гибридизация плоскостное строение

Признаки радикальных реакций

1.гомолитически разрывается неполярная ков. связь 2.реакции протекают в газовой фазе или в неполярных растворителях 3.инициируются физическими (излучения, t), а также химическими факторами (R-O-O-R, Fe2+)

4. чувствительны к действию акцепторов электронов 5. являются цепными самоускоряющимися рекциями Стадии радикальных реакций: 1. инициирование радикалов 2. рост цепи 3. обрыв цепи

Ионные реакции Гетеролитический разрыв связи

Реагенты:

Нуклеофильные реагенты Nu Образуют новые ковалентные связи с партнером, предоставляя для этого пару электронов а) отрицательно заряженные ионы :Н :Вr :ОН :OR :SН :SR

б) молекулы, имеющие неподеленную пару электронов HOH ROH RNH2 RSH

Электрофильные Е Образуют новые ковалентные связи за счет пары электронов партнера а) положительно заряженные ионы Н+ Н3С + Н5С2+

б) молекулы с частичным положительным зарядом на одном из атомов

Признаки ионных реакций

1. гетеролитически разрывается полярная ков. связь 2. реакции протекают в полярных растворителях 3. катализируются кислотами или основаниями

sp3 sp2

Окисление спиртов

тиолы в мягких условиях окисляются до дисульфидов

тиолы окисляются легко

[O] диалкилдисульфид

Антиоксиданты – вещества, препятствующие окислению

Степень ионизации зависит от рН раствора и рКа кислоты (или рКвн+ основания)

Степень ионизации кислоты = (% анионной формы)

Степень ионизации основания = (% катионной формы)

Собственная кислотность проявляется в газовой фазе Определяется только структурой соединения