Для характеристики кислотности и основности органических соединений применяют теорию Бренстеда.
Основные положения этой теории.
Кислота – это частица, отдающая протон (донор Н+); основание – это частица, принимающая протон (акцептор Н-).
Кислотность всегда характеризуется в присутствии оснований и наоборот.
А-Н(кислота) +В(основание) – А (сопряженное основание) + В-Н+ (сопряженная кислота).
Кислоты Бренстеда делятся на 4 вида в зависимости от кислотного центра:
1) SH-кислоты (тиолы);
2) ОН-кислоты (спирты, фенолы, карболовые кислоты);
3) НЗ-кислоты (амины, амиды);
4) Ф-СН-кислоты (УВ).
В этом ряду сверху вниз кислотность уменьшается. Сила кислоты определяется стабильностью образующегося аниона. Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота. Стабильность аниона зависит от делока-лизации (распределения) «отрицательного» заряда по всей частице (аниону). Чем больше делокализован «отрицптельный» заряд, тем стабильнее анион и сильнее кислота.
Делокализация заряда зависит:
1) от электроотрицательности (ЭО) гетероатома. Чем больше ЭО гетероатома, тем сильнее соответствующая кислота. Например: R-OH и R-NH2.
Спирты более сильные кислоты, чем амины, т. к. ЭО (0) → 30(N);
2) от поляризуемости гетероатома. Чем больше поляризуемость гетероатома, тем сильнее соответствующая кислота. Например: R-SH и R-ОН.
Тиолы более сильные кислоты, чем спирты, т. к. атом S более поляризован, чем атом О;
3) от характера заместителя R (его длины, наличия сопряженной системы, делокализации электронной плотности).
Например: СН3-ОН, СН3-СН2-ОН, СН3-СН2-СН2-ОН. Кислотность меньше, так как увеличивается длина радикала.
При одинаковом кислотном центре сила спиртов, фенолов и карбоновых кислот не одинакова. Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты за счет р, s-сопряжения (+М) группы (-ОН). Связь О—Н более поляризуется в фенолах. Фенолы могут взаимодействовать даже с солями (FeC13) – качественная реакция на фенолы. Карбоновые кислоты по сравнению со спиртами, содержащими одинаковый R, являются более сильными кислотами, так как связь О—Н значительно поляризована за счет – М-эффекта группы > С = О. Кроме того, карбоксилат-анион более стабилен, чем анион спирта за счет р, s-сопряжения в карбоксильной группе;
4) от введения заместителей в радикал. ЭА-замести-тели увеличивают кислотность, ЭД-заместители уменьшают кислотность;
5) от характера растворителя.