![]() ![]() 根據(jù)酸堿電子理論:凡是能提供電子對的物種叫做堿(Lewis堿),凡是能接受電子對的叫做酸(Lewis酸); 因此含氮原子物質(zhì)一般具有堿性,其氮原子的堿性來源于氮原子的孤對電子,任何可以影響其電子云密度的因素均可影響氮原子的堿性。 氨、脂肪胺、芳香胺堿性強弱情況 ![]() ![]() ![]() ![]() 脂肪胺為烷基取代氨分子中的氫原子,而烷基是給電子基團(tuán),使得氮原子上的電子云密度增加,堿性增強。 芳香胺是苯環(huán)上的氫原子被氨基所取代的產(chǎn)物,其氮原子與苯環(huán)有一定程度的共軛,使氮原子上的電子一部分離域到苯環(huán)上,因此氮原子電子云密度下降,同時氮原子的電負(fù)性比碳原子要大,因此氮原子還有吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng),使氮原子的電子云密度增加,最終給電子的共軛效應(yīng)強于吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng), 因此最終電子云密度下降,堿性比氨分子堿性弱。 氮原子堿性:脂肪胺>氨>芳香胺 根據(jù)氨分子中的氫被烷基所取代的程度,可以將脂肪胺分為一級、二級、三級胺。 ①影響胺中氮原子的堿性強弱除了電子效應(yīng)外,還有溶劑化效應(yīng):胺結(jié)合H+后形成的銨離子所含的氫越多與水形成的氫鍵數(shù)目也就越多,那么該離子在水溶液中也就更穩(wěn)定,越穩(wěn)定那說明胺越容易結(jié)合H+變成銨離子, 因此堿性也越強,故在水溶液中形成氫鍵數(shù)目的多少:一級脂肪胺、二級脂肪胺、三級脂肪胺,最終需綜合烷基的給電子效應(yīng)以及溶劑化效應(yīng)才能較為準(zhǔn)確的得出水溶液中各類胺的堿性強弱(參考上表14—2) ②空間位阻同樣也會影響胺的堿性,氮原子所來連的取代烷基體積越多,對H+結(jié)合氮上的孤對電子有一定的位阻,使堿性有所減弱。 ![]() 吡啶、吡咯、咪唑中氮原子堿性情況 ![]() ![]() ![]() 吡啶、吡咯、咪唑中氮原子堿性情況分析方法與脂肪胺類似,同樣是分析物質(zhì)中氮原子的電子云密度;但是不同物質(zhì)中氮原子的孤對電子所處的軌道情況不一樣,因此還得具體分析: 吡啶: 吡啶屬于六元環(huán)平面結(jié)構(gòu),碳原子與氮原子都是sp2雜化,其中氮原子兩個sp2雜化軌道與相鄰的兩個碳原子形成σ鍵,余下一個sp2雜化軌道容納一對孤對電子(雜化軌道要么成σ鍵,要么容納孤對電子),氮原子未雜化的p軌道容納一個單電子參與整個分子的離域,雜化軌道中的孤對電子未離域。 ![]() ![]() ![]() 吡啶中氮原子的堿性比氨或者胺分子的堿性應(yīng)要弱些! 因為吡啶中的氮原子為sp2雜化,所含s軌道成分比sp3雜化的氮原子電負(fù)性要大,故對電子的束縛力也較強些。因此更難給電子與H+結(jié)合。 吡咯: ![]() 吡咯同樣是一個平面結(jié)構(gòu)的分子,其中氮原子依舊是sp2雜化,但是與吡啶不同的是,吡咯中氮原子的三個sp2雜化軌道均形成了σ鍵,余下一對電子填充在未雜化的p軌道中,參與離域,所以氮原子上的電子云密度有所下降, 因此堿性比吡啶中的氮原子堿性要弱些。 總結(jié):氮原子堿性:脂肪胺>氨>吡啶>吡咯 咪唑: 咪唑為含有兩個氮原子的芳雜環(huán)化合物。 ![]() 兩個氮原子都為sp2雜化,其中一個氮原子的孤對電子填充在未參與雜化的p軌道中,在環(huán)中離域,參與形成了大派鍵!稱為吡咯類氮原子(黑色的N)。 另外一個氮原子的孤對電子填充在參與雜化的sp2軌道中,不與環(huán)π鍵共軛,不參與形成大派鍵!稱為吡啶類氮原子(綠色的N)。 咪唑中有兩種情況的氮原子,一種是吡啶氮原子(sp2雜化軌道容納孤對電子);一種是吡咯氮原子(孤對電子位于p軌道,參與分子離域)。 吡啶氮原子的堿性比吡咯氮原子的堿性強! 1 牛刀小練 ![]() ![]() ![]() |
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