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亲核性与碱性

最后更新:2022年12月8日|

理解两者的区别亲核性vs碱度

跟进亲核试剂和亲电试剂,这是一个学生经常问的问题亲核性

1.亲核性和碱性的区别是什么?

问得好。

首先,记住碱度是a子集亲核性.所有亲核试剂都是路易斯碱;它们给出了一对孤电子。“base”(或“Brønsted base”)只是我们给A取的名字亲核试剂当它和质子成键时(H+)总结一下,当我们讨论碱度和亲核性我们讨论的是这两种类型的事件。

  • 碱度亲核试剂攻击氢
  • 亲核性亲核试剂攻击氢以外的任何原子。因为我们在这里讨论的是有机化学,就我们的目的而言,大多数时候这意味着“碳”。

2.亲核性与碱性:碱是什么?

那么亲核试剂在氢上的反应和在碳上的反应有什么不同呢?首先,它们更容易逆转。我们可以通过称为pK的测量来测量酸度(进而测量碱度)一个,它反映了一种酸和它的酸之间的平衡位置共轭碱

让我们用图表表示一下:

difference-between-basicity-and-nucleophilicity-a-base-donates-a-pair-of-electrons-to-a-proton-and-is-measured-by-equilibrium-constant

因为我们可以测量可逆酸碱反应的平衡常数,所以我们可以很好地了解酸碱的相对强度。有一些复杂的情况;例如,溶剂效应可以在稳定性中发挥作用*但总的来说,的pK一个桌子是我们的朋友.这是一个伟大的“反应梯子”,我们可以把帽子挂在上面。

我们在前几篇文章中讨论了是什么使物种具有强大的基础在这里.底线是越多不稳定孤电子对越多基本它将是(反之亦然)。

3.亲核性与碱性:什么是亲核试剂?

然后是亲核性.是如何亲核性与碱性不同?既然它不再局限于和氢成键了,这就导致了一些额外的问题。让我们先谈谈测量问题。

亲核试剂的许多反应都是不可逆的。一个键形成,一个键断裂,反应就这样结束了。从测量的角度来看,问题是我们通常无法确定反应的平衡常数。如果我们不能这样做,那么我们就不能建立一个基于平衡的反应量表。

如果我们不能测量均衡,那我们该怎么办?那么,我们使用下一个最好的测量方法:测量反应利率

关于反应速率,有一件重要的事情要记住。他们不总是反映整体稳定性。这里还有一些变量在起作用。

  • 因素1:空间位阻。亲核试剂攻击碳基亲电试剂的反应对空间效应明显更敏感,因为碳上的空轨道不容易接近。空间障碍就像一个肥胖的守门员
  • 因素2:溶剂.发生反应的介质(溶剂)会极大地影响反应的速率。具体地说,该溶剂能大大衰减(降低)亲核性通过氢键形成路易斯碱。

再来看看图表:

a-nucleophile-donates-a-pair-of-electrons-to-an-atom-other-than-h-and-is-measured-by-reaction-rate-since-most-rxns-irreversible

这是另一个问题。你怎么知道什么时候它是碱,什么时候它是碱亲核试剂?又一个好问题!

就像典型的三手经济学家一样,我会告诉你,这取决于你所谈论的反应类型。酸碱反应往往很快相对而言。但这在很大程度上取决于具体情况。很快,我向你保证。

下一个:那么,具体来说,是什么让一件事成为好的亲核试剂

下一篇文章:什么是好的亲核试剂?


笔记

注1。(对于更高级的读者)例如,酒精的酸性大大降低二甲亚砜DMSO溶液比在水里还多pKa酸性较低的物种的值在DMSO溶液在美国,人们很容易对酒精的酸度与其他种类的酸度做出错误判断。

评论

评论部分

关于“46”的思考亲核性与碱性

  1. 你好。我想知道亲核性和碱性之间的区别,
    但是在你的资源中,我没有看到亲电性和酸性之间的这种奇怪的区别,所以,给一个不同的....
    谢谢你提供的所有资源。
    问候。

    1. 好问题。路易斯酸性本质上是亲电性。当亲电试剂是质子时,我们称它为酸性(布朗斯特酸性)。

  2. 嗨。关于氢化物对醛和酮的亲核攻击,为什么不能与NaH发生反应,因为NaH太碱性了?太碱性和na中的氢化物不能进行亲核攻击之间有什么联系?
    谢谢你!

    1. 这是个好问题。一般不观察到NaH添加到醛和酮,尽管它会添加到路易斯酸,如硼烷(BH3)。你可以考虑竞争反应的速率- 1)氢化物与醛的加成(慢)与2)氢化物与碳的脱质子化(快),后者的反应盛行。

      1. NaH是一个非亲核碱所以基本上参与了脱质子反应而不是把氢化物加到羰基上。一般来说,所有非亲核碱的作用机制都是一样的。

  3. 嗨,当比较OH-和CN-的碱性时,哪个更碱性?
    至于我的论点,氧上的负电荷比氮上的负电荷稳定得好,因为氧的电负性更强,所以它能更好地稳定负电荷,所以CN-是一个更强的碱??这是一个可能的解释吗?

    1. 了解碱度的最佳指南是查看pKa表。水的pka为15.5,HCN的pka约为9。酸越强,共轭碱越弱,由于HCN是强酸,它的共轭碱(CN-)将比H2O (HO-)的共轭碱弱。

      1. 与其参考pka表,不如理解为什么某些物质是更强的酸/碱。当一个学生第一次学习这门课程时,如果他们不断地参考表格,他们就永远不会知道bdapp平台它与电子密度、位置和运动有关。告诉他们参照表格只会阻碍他们知识的增长。

        1. 这不是一个可以指出周期性趋势的明确例子。如果学生问的是-CH3 vs -OH,那么很明显,在这种情况下,人们可以提到一个因素,比如元素周期表上电负性的增加导致碱度的降低。

          然而,如果利用这一原理,氮与碳在-CN中的配位,他们就会得出错误的结论。

          因为有多个变量在起作用(我们正在改变基本原子以及连接到该原子的取代基),唯一的方法是检查pKa表,因为一次改变两个变量的影响不容易预测。

          这个网站并不缺乏描述为什么根据一套原则,某些物种是更强的酸和碱。

          我有一系列的文章,讨论了酸度的趋势,提到了电负性,极化性,共振,相邻的电子抽离基团,甚至芳香性。

          这篇文章的重点是要提到碱度是用pKa来衡量的——它是一种平衡——而亲核性是用速率来衡量的。因此,这里只对碱度作了简单的讨论,参考酸碱反应系列。

          1. 我喜欢你的解释。如果pKa是一个平衡描述,使它在本质上是热力学的;亲核性是对速率的描述,它决定了它的动力学行为。动力学和热力学性质倾向于向相似的方向推进——除非在某些情况下它们不是!

    2. 你所有的假设都是正确的。O的电负性更强会使它成为更弱的碱如果N带负电荷,然而,你列出的碱实际上在碳分子上带负电荷,所以在这种情况下你的比较是不适用的。如果你把比较换成NH2-和OH-你的逻辑就成立了。

  4. 詹姆斯:

    我想你的意思是"亲核性是碱的一个子集"因为所有的亲核试剂都是碱;
    就像{1,2}是{1,2,3}的子集一样,因为所有的{1,2}都是{1,2,3}的一部分。
    请检查并回复。

    (如果这听起来像吹毛求疵,我很抱歉)

    Parakh

      1. 嗨!R3P和R3N的碱度呢?你能不能举例说明哪些物种是好的亲核试剂而不是坏的碱,反之亦然。

  5. 试图让我的女儿理解有机化学(作为一个药剂学的学生),这是一个很大的帮助。谢谢你!
    丹尼斯

  6. 你可以将碱性描述为一个热力学过程(存在酸碱平衡,可以测量平衡常数),而亲核性则被认为是一个动力学过程,可以评估反应速率。

  7. 请说出阴离子亲核性的顺序并说明原因:PhO-, PhS-, o-,p-二硝基磷-,p-硝基磷-

  8. 在一些反应中需要好的亲核试剂,而在另一些反应中需要好的碱....
    还告诉为什么羟基离子是一个好的碱,但不是一个好的亲核试剂?????

  9. 嗨!在第一个例子中为什么NH3中的N把它的孤对给了水?为什么水不能把它的孤对贡献给NH3中的H ?

    1. 非常概念化的问题,希望这能让你明白!

      O的电负性比N大,使得水中的孤对比NH3中的孤对更少。这使得NH3成为比H2O更好的碱。相反,H2O是比NH3更强的酸,因为O的电负性比N强,因此O- h键比N- h键更容易断裂。这两个事实结合起来确定了NH3使H2O去质子化,而不是相反。

  10. 嗨,我想知道如何排列这些亲核试剂:NEt3, PEt3和吡啶。正如你已经说过的,PEt3肯定比NEt3更亲核。那么吡啶呢?由于空间位阻,它比PEt3更亲核吗?

  11. 帮了大忙…我有个问题,在仲烷基氰化物中,CH3COONa+CH3COOH存在时会发生取代或消除反应吗?请给我一个合理的解释。我就指望你了。Plzzzzzzz

  12. 化合物的碱度与它的大小或空间因子有关吗?因为它所要做的就是从分子中取出一个质子?

  13. 嗨。你能帮帮我吗?在这种情况下,我得到了一个叔烷基和H2O。我怎么知道水是作为碱被消去呢还是作为亲核试剂被取代呢?谢谢!

    1. 我猜你的意思是卤代叔烷基,在H2O的存在下。第一步是卤化物离子的流失形成碳正离子。接下来发生的可能是水对碳正离子的攻击(SN1)或碳正离子附近的去质子化生成烯烃(消去- E1)。两种途径都会发生。然而,根据我的经验,通常只有当反应还提到“热”时,消除途径才会成为主要产物。

  14. 在第一行,你开始说“碱性是亲核性的子集”……在下一行你写了“所有亲核性都是路易斯碱”.....你的两种说法相互矛盾。

  15. 如果两个基团,-OH醇(叔基位置)和-COOH(主基位置),出现在同一个分子上,那么哪个是更好的亲核试剂呢?
    我认为,在非质子溶剂中,-OH基团比-COOH更亲核。

    1. 如果我们比较中性的OH和中性的COOH,空间位阻相等,那么最碱性的亲核试剂会更强。

      将R-OH质子化为R-OH2(+)比将R-CO2H质子化为R-CO2H2(+)更容易。我们知道这一点是因为质子化R-OH的pKa约为-2.2 (CH3-OH2+),而质子化R-CO2H的pKa约为-7.7 (Ph-CO2H2 +)http://evans.rc.fas.harvard.edu/pdf/evans_pKa_table.pdf

      如果空间位阻有显著差异,则会在一定程度上影响相对亲核性。你说得对,质子溶剂会减慢这两种物质的亲核性,而极性非质子溶剂会增强它。

    1. 很难概括太多,但一般来说,最活跃的取代基将“获胜”。同样,把一个取代基放在两个取代基的C-H邻位上是不受欢迎的。不能更具体,除了说旧的,“这将是空间和电子因素的混合物”。

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