![]() ![]() 根据酸碱电子理论:凡是能提供电子对的物种叫做碱(Lewis碱),凡是能接受电子对的叫做酸(Lewis酸); 因此含氮原子物质一般具有碱性,其氮原子的碱性来源于氮原子的孤对电子,任何可以影响其电子云密度的因素均可影响氮原子的碱性。 氨、脂肪胺、芳香胺碱性强弱情况 ![]() ![]() ![]() ![]() 脂肪胺为烷基取代氨分子中的氢原子,而烷基是给电子基团,使得氮原子上的电子云密度增加,碱性增强。 芳香胺是苯环上的氢原子被氨基所取代的产物,其氮原子与苯环有一定程度的共轭,使氮原子上的电子一部分离域到苯环上,因此氮原子电子云密度下降,同时氮原子的电负性比碳原子要大,因此氮原子还有吸电子的诱导效应,使氮原子的电子云密度增加,最终给电子的共轭效应强于吸电子的诱导效应, 因此最终电子云密度下降,碱性比氨分子碱性弱。 氮原子碱性:脂肪胺>氨>芳香胺 根据氨分子中的氢被烷基所取代的程度,可以将脂肪胺分为一级、二级、三级胺。 ①影响胺中氮原子的碱性强弱除了电子效应外,还有溶剂化效应:胺结合H+后形成的铵离子所含的氢越多与水形成的氢键数目也就越多,那么该离子在水溶液中也就更稳定,越稳定那说明胺越容易结合H+变成铵离子, 因此碱性也越强,故在水溶液中形成氢键数目的多少:一级脂肪胺、二级脂肪胺、三级脂肪胺,最终需综合烷基的给电子效应以及溶剂化效应才能较为准确的得出水溶液中各类胺的碱性强弱(参考上表14—2) ②空间位阻同样也会影响胺的碱性,氮原子所来连的取代烷基体积越多,对H+结合氮上的孤对电子有一定的位阻,使碱性有所减弱。 ![]() 吡啶、吡咯、咪唑中氮原子碱性情况 ![]() ![]() ![]() 吡啶、吡咯、咪唑中氮原子碱性情况分析方法与脂肪胺类似,同样是分析物质中氮原子的电子云密度;但是不同物质中氮原子的孤对电子所处的轨道情况不一样,因此还得具体分析: 吡啶: 吡啶属于六元环平面结构,碳原子与氮原子都是sp2杂化,其中氮原子两个sp2杂化轨道与相邻的两个碳原子形成σ键,余下一个sp2杂化轨道容纳一对孤对电子(杂化轨道要么成σ键,要么容纳孤对电子),氮原子未杂化的p轨道容纳一个单电子参与整个分子的离域,杂化轨道中的孤对电子未离域。 ![]() ![]() ![]() 吡啶中氮原子的碱性比氨或者胺分子的碱性应要弱些! 因为吡啶中的氮原子为sp2杂化,所含s轨道成分比sp3杂化的氮原子电负性要大,故对电子的束缚力也较强些。因此更难给电子与H+结合。 吡咯: ![]() 吡咯同样是一个平面结构的分子,其中氮原子依旧是sp2杂化,但是与吡啶不同的是,吡咯中氮原子的三个sp2杂化轨道均形成了σ键,余下一对电子填充在未杂化的p轨道中,参与离域,所以氮原子上的电子云密度有所下降, 因此碱性比吡啶中的氮原子碱性要弱些。 总结:氮原子碱性:脂肪胺>氨>吡啶>吡咯 咪唑: 咪唑为含有两个氮原子的芳杂环化合物。 ![]() 两个氮原子都为sp2杂化,其中一个氮原子的孤对电子填充在未参与杂化的p轨道中,在环中离域,参与形成了大派键!称为吡咯类氮原子(黑色的N)。 另外一个氮原子的孤对电子填充在参与杂化的sp2轨道中,不与环π键共轭,不参与形成大派键!称为吡啶类氮原子(绿色的N)。 咪唑中有两种情况的氮原子,一种是吡啶氮原子(sp2杂化轨道容纳孤对电子);一种是吡咯氮原子(孤对电子位于p轨道,参与分子离域)。 吡啶氮原子的碱性比吡咯氮原子的碱性强! 1 牛刀小练 ![]() ![]() ![]() |
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