Кислоты Бренстеда

3. К-ты Бренстеда делятся на 4 вида в зависимости от кислотного центра:

SН к-ты (тиолы),

 ОН к-ты (спирты, фенолы, карбоновые к-ты),

 NН к-ты (амины, амиды),

 СН к-ты (УВ).

В этом ряду сверху вниз кислотность уменьшается.

4. Сила к-ты определяется стабильностью образующегося аниона. Чем стабильнее анион, тем сильнее к-та. Стабильность аниона зависит от делокализации (распределения) «» заряда по всей частице (аниону). Чем больше делокализован «» заряд, тем стабильнее анион и сильнее к-та.

Делокализация заряда зависит:

1. от электроотрицательности (ЭО) гетероатома. Чем больше ЭО гетероатома, тем сильнее соответствующая к-та.

Например: R – ОН и R – NН₂

Спирты более сильные к-ты, чем амины, т.к. ЭО (О) > ЭО (N).

б) от поляризуемости гетероатома. Чем больше поляризуемость гетероатома, тем сильнее соответствующая к-та.

Например: R – SН и R – ОН

Тиолы более сильные к-ты, чем спирты, т.к. атом S более поляризован, чем атом О.

в) от характера заместителя R (длины его, наличие сопряженной системы, делокализации электронной плотности).

Например: СН₃ – ОН, СН₃ – СН₂ – ОН, СН₃ – СН₂ – СН₂ – ОН

Кислотность <, т.к. увеличивается длина радикала

При одинаковом кислотном центре сила спиртов, фенолов и карбоновых к-т не одинакова. Например,

СН₃ – ОН, С₆Н₅ – ОН,

Сила к-ты увеличивается

Фенолы являются более сильными к-тами, чем спирты за счет р, -сопряжения (+М) группы –ОН.

Связь О–Н более поляризуется в фенолах. Фенолы могут взаимодействовать даже с солями (FеС1₃) – качественная реакция на фенолы. Карбоновые к-ты по сравнению со спиртами, содержащими одинаковыйR, являются более сильными к-тами, т.к. связь О–Н значительно поляризована за счет –М эффекта группы > С = О:

Кроме того карбоксилат-анион более стабилен, чем анион спирта за счет р,-сопряжения в карбоксильной группе.

г) от введения заместителей в радикал. ЭА заместители увеличивают кислотность, ЭД заместители уменьшают кислотность.

Например:

р-Нитрофенол более сильная к-та, чем р-аминофенол, т.к. группа –NО₂ является ЭА.

СН₃–СООН ССl₃–СООН

рК 4,7 рК 0,65

Трихлоруксусная к-та во много раз сильнее СН₃СООН за счет – I атомов Сl как ЭА.

Муравьиная к-та Н–СООН сильнее СН₃СООН за счет +I группы СН₃– уксусной к-ты.

д) от характера растворителя.

Если растворитель является хорошим акцептором протонов Н⁺, то сила к-ты увеличивается и наоборот.

Основания Бренстеда

5. Они делятся на:

а) -основания (соединения с кратными связями);

б) n-основания (аммониевые, содержащие атом ,

оксониевые, содержащие атом ,

сульфониевые, содержащие атом )

Сила основания определяется стабильностью образующегося катиона. Чем стабильнее катион, тем сильнее основание. Другими словами, сила основания тем больше, чем менее прочная связь с гетероатомом (О, S, N), имеющим свободную электронную пару, атакуемую Н⁺.

Стабильность катиона зависит от тех же факторов, что и стабильность аниона, но с обратным действием. Все факторы, усиливающие кислотность, уменьшают основность.

Самыми сильными основаниями являются амины, т.к. атом азота имеет меньшую ЭО по сравнению с О. При этом вторичные амины более сильные основания, чем первичные, третичные амины слабее вторичных за счет стерического фактора, затрудняющего доступ протона к N.

Ароматические амины более слабые основания, чем алифатические, что объясняется +М группы –NН₂. Электронная пара азота, участвуя в сопряжении, становится малоподвижной.

Стабильность сопряженной системы затрудняет присоединение Н⁺.

В мочевине NН₂–СО– NН₂ присутствует ЭА группа > С = О, которая значительно снижает оснóвные св-ва и мочевина образует соли только с одним эквивалентом к-ты.

Т.о., чем сильнее к-та, тем слабее образуемое ею основание и наоборот.