Hlavní obsah
Organická chemie
Kurz: Organická chemie > Kapitola 2
Lekce 3: Acidobazické reakce v organické chemii- Teorie kyselin a zásad
- Mechanismy acidobazických reakcí v organické chemii
- Ka a síla kyselin
- Přehled hodnot Ka and pKa
- Tabulka pKa hodnot
- Zjišťování chemické rovnováhy pomocí pKa
- Stabilizace konjugované báze: elektronegativita
- Síla kyselin, velikost aniontů a vazebná energie
- Stabilizace konjugované báze: rezonance
- Stabilizace konjugované báze: indukce
- Stabilizace konjugované báze: hybridizace
- Stabilizace konjugované báze: solvatace
Stabilizace konjugované báze: indukce
Jak lze ovlivnit stabilitu konjugované báze pomocí indukčních efektů
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
Indukční efekt je další cesta pro
stabilizaci konjugované zásady. Začneme s kyselinou octovou, jejíž
vzorec máme rozkreslený zde. "Kyselým protonem" je na kyselině octové
tento proton, který má pKa přibližně 4,8. Pokud kyselina octová
tento proton odevzdá, tyto červené elektrony
zůstanou na kyslíku, což mu dá formální
náboj minus jedna. Napravo vidíme konjugovanou
zásadu této kyseliny. Pokud porovnáme octovou kyselinu s naší
další sloučeninou, kyselinou chloroctovou, všimněme si, že nyní máme
na tento uhlík připojený chlor. Nevyznačil jsem volné elektronové páry
chloru, aby nás zbytečně nemátly. Kyselý proton této kyseliny je zde,
červené elektrony zůstanou na kyslíku, čímž dávají kyslíku formální
náboj minus jedna. Pokud se podíváme na hodnotu
pKa, tak ta je v tomto případě přibližně 2,9. Zamyslete se nad rozdílem v kyselosti
mezi kyselinou chloroctovou a octovou. pKa se mění
z 4,8 na 2,9. Čím nižší je pKa,
tím je sloučenina kyselejší. A to přibližně stokrát. Rozdíl je zhruba rovně dvěma
jednotkám pKa, mění se z 4,8 na 2,9 To by bylo deset na druhou
nebo sto krát více kyselé. Chloroctová kyselina je tedy mnohem
kyselejší než kyselina octová. Podíváme-li se na konjugované
zásady, porozumíme tomu lépe. Tato konjugovaná zásada musí
být stabilnější než tato. Vysvětlit to můžeme
pomocí indukčních efektů. Pokud se podíváme na rozdíl,
vidíme, že tady máme chlor. Chlor je
elektronegativní prvek. Je více elektronegativní než uhlík, takže
si zvyší svou elektronovou hustotu. Pokud takto zvýšíte elektronovou hustotu,
delokalizujete záporný náboj. Rozprostřete záporný náboj
a to stabilizuje konjugovanou zásadu. A protože je tato konjugovaná
zásada stabilnější než tato, chloroctová kyselina má větší tendenci
darovat proton než kyselina octová. Ukažme si, co se stane, když zvýšíme
počet atomů chloru v molekule. Dole máme trichloroctovou kyselinu,
kde jsou hned tři chlory. pKa se snížilo ještě víc, protože teď máme
3 chlory odebírající elektronovou hustotu. Všechny tyto funční halogenskupiny
odebírají molekule elektronovou hustotu a to stabilizuje konjugovanou zásadu,
která rozprostře záporný náboj. Tato konjugovaná zásada je tedy
z těchto tří nejstabilnější. Proto je tato látka ze
všech tří nejkyselejší. Indukční efekt ale
zeslabuje se vzdáleností. Podíváme se na tuto kyselinu,
které triviálně říkáme máselná. Tento uhlík označujeme číslem jedna,
toto je uhlík číslo dva, tady tři a čtyři. Tento proton má
hodnotu pKa okolo 4,8. Porovnáme-li kyselinu máselnou s kyselinou
chlormáselnou s chlorem na druhém uhlíku, jedná se tedy o 2-chloromáselnou kyselinu,
hodnota pKa klesla na 2,8. Znovu je to kvůli
indukčnímu efektu. Máme elektronegativní atom
odebírající elektronovou hustotu. Ten tím stabilizuje konjugovanou zásadu a
snižuje hodnotu pKa tohoto protonu. Zkusme posunout
chlor na třetí uhlík. Tohle je uhlík jedna, dva a tohle
je uhlík tři, kde je nyní chlor. Jedná se tedy
o kyselinu 3-chloromáselnou. Hodnota pKa v tomto případě je znovu nižší
než 4,8, což byla původní hodnota pKa. Teď je to 4,1, ale všimněte si, že to není
až tak nízká hodnota jako minule. S chlorem na druhém
uhlíku je hodnota pKa 2,8. Oproti tomu s chlorem na třetím
uhlíku, je hodnota pKa 4,1. Je to sice stále méně, než má
původní máselná kyselina, ale vidíme, že elektronegativní atom je dál
od záporného náboje a to snižuje efekt. Chlor je dále od záporného
náboje než v tomto příkladu. Nakonec uvidíme
tento trend ještě víc. Pokud posunememe chlor na čtvrtou
pozici... Tohle je uhlík
s pořadovým číslem 1,2,3,4. Pokud posuneme chlor na pozici číslo 4,
hodnota pKa je téměř shodná s původní 4,8, konkrétně má
hodnotu 4,5. Tento chlor je dále od záporného
náboje a to snižuje indukční efekt. Tato látka je stále trochu kyselejší než
kyselina máselná, ale efekt je malý.