Deprotonacja - Deprotonation

Deprotonowanie kwasu octowego jonem wodorotlenowym

Deprotonowanie (lub dehydronation ) jest usunięcie (przesunięcie) z protonu (lub Hydron , lub kationu wodorowego), (H + ) od kwasu Bronsteda-Lowry'ego w reakcji kwas-zasada . Powstały gatunek jest sprzężoną zasadą tego kwasu. Uzupełniającym procesem, gdy proton jest dodawany (przenoszony) do zasady Brønsteda-Lowry'ego , jest protonowanie (lub hydronacja). Powstały związek jest sprzężonym kwasem tej zasady.

Niskie pH sprzyja protonowaniu, podczas gdy wysokie pH sprzyja deprotonacji

Gatunek, który może przyjąć lub oddać proton, jest określany jako amfiprotyczny . Przykładem jest cząsteczka H 2 O (woda), która może zyskać proton, tworząc jon hydroniowy H 3 O + , lub stracić proton, pozostawiając jon wodorotlenowy OH .

Względna zdolność cząsteczki zrezygnować protonu mierzy jego P K wartości. Niski P K wartość wskazuje, że związek jest kwaśny i łatwo zrezygnować z protonu do podstawy . P K związku zależy od wielu aspektów, ale najbardziej znaczący jest stabilność sprzężonej zasady. Jest to przede wszystkim determinowane przez zdolność (lub niezdolność) sprzężonej zasady do stabilizowania ładunku ujemnego. Jednym z najważniejszych sposobów oceny zdolności koniugatu do rozprowadzania ładunku ujemnego jest rezonans . Grupy elektronoakceptorowe (które stabilizuje cząsteczkę zwiększając rozkład ładunku) lub donorem elektronów grupy (destabilizujące zmniejszając rozkład ładunku) obecnych w cząsteczce również określenie jej p K . Stosowany rozpuszczalnik może również pomóc w stabilizacji ładunku ujemnego sprzężonej zasady.

Podłoża stosowane do deprotonowania zależą p K A związku. Gdy związek nie jest szczególnie kwaśny i jako taki cząsteczka nie oddaje łatwo swojego protonu, wymagana jest zasada mocniejsza niż powszechnie znane wodorotlenki. Wodorki są jednym z wielu rodzajów silnych środków deprotonujących. Powszechnie stosowanymi wodorkami są wodorek sodu i wodorek potasu . Wodorek tworzy gazowy wodór z uwolnionym protonem z drugiej cząsteczki. Wodór jest niebezpieczny i może zapalić się wraz z tlenem w powietrzu, dlatego procedurę chemiczną należy wykonywać w atmosferze obojętnej (np. azot ).

Deprotonacja może być ważnym etapem reakcji chemicznej. Reakcje kwasowo-zasadowe zwykle zachodzą szybciej niż jakikolwiek inny etap, który może określić produkt reakcji. Skoniugowana zasada jest bardziej bogata w elektrony niż cząsteczka, co może zmienić reaktywność cząsteczki. Na przykład deprotonowanie alkoholu tworzy ujemnie naładowany alkoholan, który jest znacznie silniejszym nukleofilem.

Aby określić, czy dana zasada będzie wystarczająca do deprotonowania określonego kwasu, porównaj skoniugowaną zasadę z oryginalną zasadą. Sprzężona zasada powstaje, gdy kwas jest deprotonowany przez zasadę. Na powyższym obrazku wodorotlenek działa jako zasada do deprotonowania kwasu karboksylowego. Zasadą koniugatu jest sól karboksylanowa. W tym przypadku wodorotlenek jest wystarczająco silną zasadą, aby deprotonować kwas karboksylowy, ponieważ sprzężona zasada jest bardziej stabilna niż zasada, ponieważ ładunek ujemny jest zdelokalizowany na dwa elektroujemne atomy w porównaniu z jednym. Stosując p K a wartości, kwas karboksylowy jest około 4 i skoniugowany kwas, wodę, 15,7. Ponieważ kwasy o wyższej p K a wartości rzadziej oddają swoje protony równowagi będą ułatwiać ich powstawania. W związku z tym preferencyjnie zostanie utworzona strona równania z wodą. Jeśli np. do deprotonowania kwasu karboksylowego zamiast wodorotlenku zastosowano wodę, równowaga nie sprzyjałaby tworzeniu się soli karboksylanowej. Dzieje się tak ponieważ kwas koniugat hydroniowych ma ap K A z -1.74, która jest mniejsza niż kwasu karboksylowego. W tym przypadku równowaga sprzyjałaby kwasowi karboksylowemu.

Bibliografia