kwasy-bezwodniki-estry-amidy

Wpływ podstawników na moc kwasów Podstawniki ulokowane blisko grupy karboksylowej mają znaczący wpływ na moc kwasów karboksylowych, co jest ważne w chemii organicznej. W kolejnych stronach omawiane będą różne klasy podstawników oraz ich wpływ na kwasowość.

Podstawniki elektronoakceptorowe

Podstawniki elektronoakceptorowe, takie jak grupy nitrowe czy halogenowe, zwiększają kwasowość kwasów karboksylowych. Im silniej podstawniki wyciągają elektrony z grupy karboksylowej, tym mocniej zwiększają kwasowość produktu. Na przykład, kwas fluorooctowy jest około 100 razy mocniejszy od kwasu octowego, a kwas trifluorooctowy jest aż 32 000 razy mocniejszy, co ilustruje znaczenie efektu elektronoakceptora.

Podstawniki elektronodonorowe

Z drugiej strony, podstawników elektronodonorowych, takich jak grupa metylowa, obniżają kwasowość kwasów karboksylowych. Na przykład, kwas propionowy jest nieznacznie słabszy od kwasu octowego z powodu słabego efektu elektronodonorowego grupy metylowej, co prowadzi do zmniejszenia stabilności jonu karboksylanowego.

Efekt mezomeryczny

Kwasowość grupy karboksylowej jest ściśle związana z efektem mezomerycznym, który stabilizuje jon karboksylanowy. Podstawniki elektronowoakceptorowe zwiększają rozmycie ładunku ujemnego, co zwiększa stabilność tego jonu. Efekt mezomeryczny poprawia trwałość jonu, co ułatwia dysocjację grupy karboksylowej. Warto zauważyć, że jon alkoholanowy nie może przechodzić mezomerię, przez co alkohole nie są uważane za kwasy.

Wpływ podstawników na moc kwasu benzoesowego

Z perspektywy strukturalnej, w układach aromatycznych, odległość podstawników od grupy karboksylowej nie ma takiego samego wpływu jak w przypadku kwasów alifatycznych, ze względu na efekty mezomeryczne. Efekty mezomeryczne w położeniu orto- i para- będą zbliżone, podczas gdy w położeniu meta- efekt mezomeryczny nie występuje. Przykładowo, wartość pKa kwasu benzoesowego wynosi 4,2, natomiast pKa kwasu p-nitrobenzoesowego wynosi 3,4, co oznacza, że jest on 8 razy mocniejszy. Kwas para-metoksybenzoesowy (pKa = 4,5) jest słabszy od kwasu benzoesowego z powodu podstawnika elektronodonorowego.

Wpływ podstawnika na reaktywność

Pomiar kwasowości kwasu benzoesowego pozwala ocenić wpływ podstawników na kwasowość grupy karboksylowej. Zmiana wartości pKa w wyniku obecności podstawnika w pozycji para- ilustruje efekt mezomeryczny tego podstawnika. Podstawniku dzieli się na te, które obniżają i zwiększają kwasowość kwasu benzoesowego.

Redukcja grupy karboksylowej

Redukcja grupy karboksylowej jest procesem wymagającym polarnego reduktora, takiego jak tetrahydroglinian litu. Ważne jest, aby pamiętać, że grupa karboksylowa nie ulega redukcji za pomocą tetrahydroboranu sodu. Jako przykład redukcji, kwas oleinowy (1) można zredukować do cis-oktadec-9-en-1-olu (2) w obecności litu i katalizatora.

Atak nukleofilowy na atom węgla w grupie acylowej

Kwasy karboksylowe mają dodatnio naładowany atom węgla, co czyni go podatnym na atak nukleofilowy. Addukty powstające w wyniku ataku nukleofilowego stabilizują się przez odszczepienie łatwo odchodzącej grupy. Z tego powodu reaktivność pochodnych kwasowych maleje w wyniku wzrostu elektrojemności atomu Y w podobnych grupach.

Bezwodniki kwasowe

Bezwodniki są pochodnymi kwasów karboksylowych, które powstają przez kondensację dwóch cząsteczek kwasu karboksylowego. Nazwy bezwodników powstają na podstawie nazw kwasów, z których się wywodzą, a mogą być one symetryczne (tożsame reszty) lub niesymetryczne (różne reszty). Chociaż bezwodniki mają własności chemiczne przypominające chlorki kwasowe, są mniej reaktywne.

Otrzymywanie estrów

Estry są pochodnymi kwasów, które powstają przez reakcję kwasu z alkoholem, a temu procesowi towarzyszy wydzielanie cząsteczki wody. Z racji swojej struktury estrowa, są one szeroko rozpowszechnione w naturze i mają liczne zastosowania, w tym w produkcji mydeł, aromatów i innych substancji chemicznych.