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胺的碱性

2023-07-11 00:21 作者:文木川月  | 我要投稿

与氨一样,胺的氮原子上均有未共用的电子对,可以接受质子,呈碱性。


质子化的过程发生在孤对电子上,形成稳定的铵离子和氢氧根负离子,因此胺的碱性比醇强。胺的水溶液的解离程度,可反映胺与质子的结合能力,即胺的碱性强弱,因此可用胺的水溶液的碱解离常数Kb或其对数的负值 pKb来表示胺的碱性强度。Kb越大或者pKb 越小,说明氮与质子结合能力越强,也就是胺的碱性越强

(一)脂肪胺

1、在脂肪胺中,由于烷基属于给电子基团,使得氮原子的电荷密度增加,此外与酸反应后形成的铵离子也会因正电荷容易分散而稳定。铵离子越稳定,胺的碱性越强,因此脂肪胺的碱性比氨强;胺中烷基越多,碱性也应该越强。大多数的脂肪胺的碱性比氨强,而芳香胺的碱性比氨弱。

1、  从电子诱导效应来看,氨的氮原子上烷基取代逐渐增多,碱性也就逐渐增强;而从溶剂化效应来看,烷基取代越多,则胺的氮原子上的氢越少,溶剂化程度亦逐渐减少,碱性也就减弱。

2、  脂肪胺一级、二级和三级胺碱性的强弱,是电子诱导效应与溶剂化效应二者综合的结果。这是因为脂肪胺在水中的碱性强度,不只取决于氮原子的负电性,同时还取决于与质子结合后的铵离子是否容易溶剂化,胺的氮上氢越多,则与水形成氢键的机会也就越多,溶剂化的程度也就越大,那么铵离子就越稳定,胺的碱性也就越强。

3、  空间效应也有影响,如果取代烷基逐渐增大,占据的空间也大, 使得质子不易于氮原子接近,就会导致胺的碱性减弱。

4、  在脂肪胺中,伯、仲、叔三种胺的碱性亦有差别。在气相条件下测定,胺的碱性顺序:叔胺>仲胺>伯胺,而在水溶液中碱性顺序:仲胺>叔胺>伯胺。

(二)芳香胺

芳香胺的碱性比胺弱,这是因为氮上的未共用电子对与苯环上的电子相互作用,形成一个稳定的共轭体系,氮上的孤电子对部分转向苯环,降低了氮原子上的电子密度,使氮原子结合质子的能力降低,碱性减弱。

苯环上连有取代基的芳香胺,取代基对芳香胺碱性强弱也会产生影响,影响的程度与取代基的种类和位置有关。这种影响是基团的电子效应和空间效应等综合作用的结果。

1、 对于给电子基因,如-OH,-OR,-OCOR,-NH2,- NHR,-NHCOR 等基团,有吸电子的诱导效应和给电子的共轭效应,给电子的共轭效应大于吸电子的诱导效应,总的结果是给电子,但只能使取代基的邻、对位电子云密度增加,因此这些基团在对位使苯胺的碱性增强;而在间位使苯胺的碱性滅弱,因为取代基在间位主要是吸电子的吸电子的诱导效应,失去了给电子的共轭效应;取代基处于邻位时(除-OH外)均使苯胺的碱性减弱,这可能主要是因为“邻位效应”的原因,邻位基团的空间位阻对氨基结合质子起到屏蔽作用,同时阻碍了与质子结合后的铵正离子的溶剂化,使铵正离子不稳定,苯胺的碱性减弱。

2、 烷基有给电子的诱导效应和超共轭效应,但这种效应对碱性的影响不大,如甲苯胺和间苯胺的碱性比苯胺略有增加,而邻甲苯胺由于空间位阻,碱性比苯胺还弱。

3、 对于吸电子基团,如-NH3+,-NO2,-SO3H,-COOH,-X等,通过吸电子的诱导效应和吸电子的共轭效应,使氨基上的孤对电子通过苯环向取代基上转移,使芳香胺的碱性减弱,当吸电子基团处于邻位和对位时较为明显,特别是处于邻位时,距离氨基更近,吸电子的诱导效应更强,同时还有空间位阻使得芳香胺的碱性降低更加明显。


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