10.12: خلاصه

Last updated
Save as PDF

Page ID: 217002

Divan Fard
Shasta College

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $

$ \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} $

$ \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} $

$ \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} $

$ \newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$ \newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

$ \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow$

$ \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow$

$ \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} $

$ \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} $

$ \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} $

$ \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} $

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}$

$ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $

$\newcommand{\avec}{\mathbf a}$ $\newcommand{\bvec}{\mathbf b}$ $\newcommand{\cvec}{\mathbf c}$ $\newcommand{\dvec}{\mathbf d}$ $\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}$ $\newcommand{\evec}{\mathbf e}$ $\newcommand{\fvec}{\mathbf f}$ $\newcommand{\nvec}{\mathbf n}$ $\newcommand{\pvec}{\mathbf p}$ $\newcommand{\qvec}{\mathbf q}$ $\newcommand{\svec}{\mathbf s}$ $\newcommand{\tvec}{\mathbf t}$ $\newcommand{\uvec}{\mathbf u}$ $\newcommand{\vvec}{\mathbf v}$ $\newcommand{\wvec}{\mathbf w}$ $\newcommand{\xvec}{\mathbf x}$ $\newcommand{\yvec}{\mathbf y}$ $\newcommand{\zvec}{\mathbf z}$ $\newcommand{\rvec}{\mathbf r}$ $\newcommand{\mvec}{\mathbf m}$ $\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}$ $\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}$ $\newcommand{\real}{\mathbb R}$ $\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}$ $\newcommand{\bcal}{\cal B}$ $\newcommand{\ccal}{\cal C}$ $\newcommand{\scal}{\cal S}$ $\newcommand{\wcal}{\cal W}$ $\newcommand{\ecal}{\cal E}$ $\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}$ $\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}$ $\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}$ $\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}$ $\newcommand{\row}{\text{Row}}$ $\newcommand{\col}{\text{Col}}$ $\renewcommand{\row}{\text{Row}}$ $\newcommand{\nul}{\text{Nul}}$ $\newcommand{\var}{\text{Var}}$ $\newcommand{\corr}{\text{corr}}$ $\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}$ $\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}$ $\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}$ $\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}$ $\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}$ $\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}$ $\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}$ $\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}$ $\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}$ $\newcommand{\lt}{<}$ $\newcommand{\gt}{>}$ $\newcommand{\amp}{&}$ $\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}$

اسیدهای کربوکسیلیک یکی از مفیدترین بلوک های ساختمانی برای سنتز مولکول های دیگر، هم در طبیعت و هم در آزمایشگاه هستند. بنابراین، درک خواص و واکنش های آنها برای درک شیمی بیولوژیکی اساسی است. در این فصل، ما هم به اسیدها و هم به بستگان نزدیک آنها، نیتریل ها () $\ce{RC≡N}$ نگاه کرده ایم.

اسیدهای کربوکسیلیک به طور سیستماتیک با جایگزینی ترمینال - e نام آلکان مربوطه با - اسید اوئیک نامگذاری می شوند. همانند آلدهیدها و کتون‌ها، اتم کربونیل کربن از نوع sp ² -هیبرید است؛ همانند الکل‌ها، کربوکسیلیک اسیدها از طریق پیوند هیدروژنی با هم مرتبط هستند و بنابراین نقطه جوش بالایی دارند.

مشخصه متمایز اسیدهای کربوکسیلیک اسیدیته آنهاست. اگرچه ضعیف تر از اسیدهای معدنی مانند HCl، اسیدهای کربوکسیلیک بسیار راحت تر از الکل ها جدا می شوند زیرا یون های کربوکسیلاتی حاصل از رزونانس بین دو فرم معادل تثبیت می شوند.

بیشتر اسیدهای کربوکسیلیک دارای مقادیر p K _a نزدیک به 5 هستند، اما p K _{a دقیق یک} اسید داده شده به ساختار بستگی دارد. اسیدهای کربوکسیلیک جایگزین شده توسط گروه های الکترون گیرنده اسیدی تر هستند (p K _a پایین تر دارند) زیرا یون های کربوکسیلاتی آنها تثبیت می شوند. اسیدهای کربوکسیلیک که توسط گروه های اهدا کننده الکترون جایگزین می شوند، کمتر اسیدی هستند (دارای p K _a بالاتر هستند) زیرا یون های کربوکسیلاتی آنها بی ثبات هستند. میزان تفکیک یک کربوکسیلیک اسید در یک محلول بافر شده از یک pH معین را می توان با معادله هندرسون-هاسلبالچ محاسبه کرد. در داخل سلول های زنده، جایی که pH فیزیولوژیکی = 7.3 است، اسیدهای کربوکسیلیک به طور کامل جدا شده و به عنوان آنیون های کربوکسیلاتشان وجود دارند.

روش های سنتز برای اسیدهای کربوکسیلیک عبارتند از:

اکسیداسیون آلکیل بنزن ها
اکسیداسیون الکل های اولیه یا آلدئیدها
واکنش واکنش های گریگنارد با CO ₂ (کربوکسیلاسیون)، و
هیدرولیز نیتریل.

واکنش های عمومی اسیدهای کربوکسیلیک عبارتند از:

از دست دادن پروتون اسیدی
جایگزینی آسیل هسته دوست در گروه کربونیل،
جایگزینی در کربن α، و
کاهش.

نیتریل‌ها از برخی جهات به کربوکسیلیک اسیدها شباهت دارند و یا از طریق واکنش S _N 2 یک آلکیل هالید با یون سیانید یا با دهیدراتاسیون یک آمید تهیه می‌شوند. نیتریل ها تحت افزودن هسته دوست به قطب قرار می گیرند $CN$ پیوند به همان روشی که ترکیبات کربونیل انجام می دهند. مهم‌ترین واکنش‌های نیتریل‌ها عبارتند از هیدرولیز آن‌ها به کربوکسیلیک اسیدها، کاهش به آمین‌های اولیه، و واکنش با واکنشگرهای گریگنارد برای تولید کتون‌ها.

اسیدهای کربوکسیلیک و نیتریل ها به راحتی به صورت اسپکتروسکوپی تشخیص داده می شوند. ^{اسیدها یک جذب IR مشخصه را در 2500 تا 3300 سانتی متر نشان می دهند ^—1 به دلیل پیوند O−H و دیگری در 1710 تا 1760 سانتی متر -1 به دلیل} $CO$ ^{پیوند؛ نیتریل ها در 2250 سانتی متر -1 جذب می شوند.} اسیدها همچنین جذب NMR ¹³ C را در 165 تا 185 δ و ¹ H NMR در نزدیکی 12 δ نشان می دهند. نیترول ها جذب NMR ¹³ C در محدوده 115 تا 130 δ دارند.