АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Строение функциональной группы

В молекулах карбоновых кислот функциональной группой является карбоксильная группа -COОН, представляющая собой комбинацию карбонильной группы > C=O и гидроксильной -OН. Гибридизация атомных орбиталей углерода, за счёт которых образуются s-связи, близка к sp ². Неподелённая электронная пара гидроксильного кислорода вовлекается в сопряжение с p-связью C=O. В результате возникает p -p-сопряжённая система, за счёт чего упрочняется связь между карбонильным атомом углерода и атомом кислорода гидроксильной группы, а связь O–Н ещё сильнее поляризуется:

.

Аналогичные электронные взаимодействия происходят и в молекулах всех ацильных производных, только в них может принимать участие не атом кислорода, а гетероатом группировки Х, имеющий неподелённую пару электронов:

.

Во всех случаях атом в группировке Х, связанный с карбонильным углеродом, обладает акцепторным индуктивным эффектом (так как более электроотрицателен, чем углерод) и донорным мезомерным эффектом (так как обладает неподелённой парой электронов, участвующей в сопряжении). От соотношения этих электронных эффектов (донорного и акцепторного) зависит реакционная способность ацильных производных (и самой кислоты по сравнению с ацильными производными).

В пространстве структурный фрагмент карбоксильной группы, а также аналогичный структурный фрагмент в молекуле производных кислот

(где вместо гидроксильного атома кислорода находится гетероатом группировки Х) лежат в одной плоскости. Это во многом, наряду с электронными эффектами, определяет свойства ацильных производных.

Такое электронное и пространственное строение реакционных центров молекул кислот и их производных определяет активность этих соединений, прежде всего, в реакциях нуклеофильного замещения.

Общим в строении молекул карбоновых кислот и их производных является то, что карбонильная группа в ацильном радикале связана с атомной группировкой Х, где первый атом проявляет –I и +М -эффекты:

.

В кислотах Х — это гидроксильная группа ОН, за счёт которой и возможно проявление кислотных свойств. Наличие здесь подвижного атома водорода обуславливает образование водородных связей между молекулами карбоновых кислот (гл. 6.4.3). В производных кислот в группировке Х также могут быть атомы водорода, например в амидах (также образуются межмолекулярные водородные связи), а могут и отсутствовать, например в галогенангидридах или сложных эфирах:

Поэтому характер группировки Х отражается на свойствах (физических и химических) ацильных производных кислот.

Функциональная группа нитрилов карбоновых кислот представлена атомами углерода и азота, соединёнными тройной связью:

.

Атом углерода здесь находится в sp -гибридном состоянии и образует две p-связи с азотом. Функциональная группа линейна и сильно полярна (s- и p-электронная плотность смещена к атому азота по причине его бóльшей электроотрицательности).

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 550 | Нарушение авторских прав