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让我们先定义a的含义强酸.根据阿伦尼乌斯理论,酸在水中解离形成质子(H+).酸的一般方程离解可表示为:

举个具体的例子,我们可以看看盐酸的解离:

在这种情况下,酸的共轭碱是氯离子。盐酸是强酸,因为它在水溶液中完全电离。

因此,酸强度的一个衡量标准是它的解离程度,这表明它在溶液中产生的质子或水合氢离子的数量。

酸解离成质子越多,它就越强。我们也可以说,一个化合物提供质子的倾向越强,它的酸就越强。

同样的原理也适用于有机分子的酸度。然而,大多数有机化合物都是弱酸它们的解离用双箭头表示就像我们在图中做的那样平衡反应

例如,让我们考虑乙醇和乙胺的解离:

在浓度相等的情况下,哪个产生更多的H+是更强的酸,结果是乙醇是一种比乙胺更强的酸因为它比乙胺更容易解离。

pK一个

除了酸强度的定性比较外,我们还需要一个酸强度的定量定义.这是pKA开始发挥作用。酸解离是一种可逆反应平衡常数(K情商对于酸的电离,用哪个表示K一个.pKA是由K一个取它的负对数。让我们看看它是如何工作的:

在介绍这些数字之前,让我们提一下显示酸解离反应的另一种方式(更准确)是包括水和水合氢离子(H3.O+):

平衡常数这种反应是:

水的浓度是恒定的和酸相比很大,的公式中包含了它K一个

因此,[H2O]项没有出现在K一个我们有:

就像任何平衡反应一样,酸性越强,造成的影响就越大K一个。

现在,让我们回到乙醇和乙胺的解离。的K乙醇(1)和乙胺(2)的A值如下:

酒精是一种更强的酸,因为它KA更高。为了简化数字,使用-logK一个用来代替KA消去指数。

pKA = - logK一个

pKA是酸强度的定量指标。对于这两种化合物,我们有

pK一个1= - log10-16年= 16 < pK一个2= - log10-38年= 38

pKa (EtOH) = 16, pK(EtNH2) = 38

我们注意到酒精是一种更强的酸,但p更低K一个值,这对任何分子都成立。记住这个!

下表总结了pK有机化学中大多数官能团的A值:爱游戏体育官

请下载以下pKa表格的PDF文件在这里这是p的简写形式K还有一张表:

你可以用这个表格来查找pK一个给定化合物所含官能团的值。例如,如果你需要求pK一个异丙醇的,它不在pK一个表格,你可以基于乙醇。因为它是一种醇,而且p值大致相同K一个值:

胺也一样,它们的p都差不多KA作为氨,因为它们是氨的有机衍生物(官能团).

pK一个不同化合物中相同官能团的值确实有所不同,但它在描述酸强度和酸强度的可接受的近似范围内预测酸碱反应

还要注意pK刻度是对数的,所以即使是很小的差异,假设是pK一个1= 16和pK一个2= 19代表3pKA单位,表示第一个化合物是103.1000倍的酸性而不是第二种化合物。例如:

预测碱的强度

到目前为止,我们已经讨论了酸的强度。然而,了解基础的强度也是非常重要的。让我们再看一遍乙醇和乙胺的解离:

我们已经确定乙醇是一种更强的酸,另一种看待这个问题的方法是说,与乙胺的解离相比,平衡更偏向右边(更多的解离)。反过来,这意味着乙基氧离子不像EtNH那样具有反应性- - - - - -离子,否则平衡就会像胺一样向左移动。所以,乙氧基比EtNH更稳定,反应活性更低- - - - - -离子。所有这些,总之,意味着它是一个较弱的碱。

这种相关性对任何酸和共轭碱基对都成立:

酸越强,它的共轭碱越弱。

反之亦然:

酸越弱,其共轭碱就越强。

预测酸性更强的化合物

如果两个分子都含有一个官能团,那么你只需要查一下pK一个值。有一个低pKA值的酸性更强.例如,下面两个分子中哪一个酸性更强?

pK羧酸的A是~5,pK苯酚的A为~10。所以丙酸是105比苯酚酸性更强。

如果有呢分子中有更多官能团?

在这里,你需要找出每个分子中酸性最强的质子.在这种情况下,分子A比分子B酸性更强。

为什么,醇不是比酮更酸吗?

是的,他们是。然而,分子A有两组质子。甲基旁边的和两个甲基之间的酸性更强

这是一种二羰基化合物,由于其不寻常的酸度也被称为碳氢键酸

看一下表格,确定pK一个这两个质子的值。

一个是~19,另一个是~9。这是一个巨大的差异——1010倍于酸性。

最后,pK一个大约是16,比较这些值,你可以看到分子A的酸性是分子B的一百万倍。

注意,我们甚至没有看pKa分子b中其他质子的值。这些与碳相连,范围为pKA ~ 50,显然,我们不会参考它们来比较醇的酸度。

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实践

1.

对于下面的每一对化合物,标出酸性最强的质子,并确定酸性更强的化合物:

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关于“有机化学中的pKa”的两点思考爱游戏体育官

  1. 我想了解一些事情:酮类氢的pka为19,但在醛醇反应中,NaOH通常用于脱质子。如果共轭碱的pka更低那怎么可能呢?

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    • 是的,pKa值表明羰基化合物的脱质子化是不利的。然而,请记住,当我们说一个给定的碱/酸不够强,不能(去)质子化另一种化合物时,这并不是黑白分明的情况。这些都是可逆反应,而平衡在右边的位置取决于pKa值。在这种情况下,它们足够接近,可以建立一个平衡,在这个平衡中,少量的烯酸离子仍然足以与没有脱质子的醛/酮反应。一旦反应,烯酸盐的新部分就会形成,它也会对羰基进行亲核攻击。然而,这个过程不会持续到酮完全消失,因为逆反应也会发生,整个过程是一个平衡系统。
      醛酮和烯酸酯的平衡存在使得醛醇反应发生。如果碱非常强,例如LDA,酮就会完全转化为烯酸酯,不会发生进一步的反应。为了在烯酸盐上进行醛醇反应,需要添加一批新的醛(或另一种醛,称为交叉醛醇反应)。这只有在使用非常强的碱时才有可能,否则,含有两种醛及其烯醇酯的平衡就会建立,从而产生合成上无用的混合物。

      这可能更属于醛醇反应的讨论部分,所以我将在下面留下链接供进一步阅读:

      醛醇反应原理与机理
      交叉Aldol和定向Aldol反应

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