アミンの塩基性に影響を与える要因

アミンはアンモニアに由来します。アルキルまたはアリール基は、アンモニアの 1 つまたは複数の水素原子を置き換えます。 –NH2 基は、アミノ基として知られています。窒素原子には、結合していない電子のペアがあります。アミドは、アミンに似た化学的性質を持っています。アミンはさらに、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環アミンの 3 つのカテゴリに分類されます。アルキル基が窒素に結合している場合、それは脂肪族アミンです。アリール基が窒素に結合している場合、それは芳香族アミンです。アミンの窒素が環状環の一部である場合、それは複素環式アミンです。アミンは、容易にプロトン化できる窒素原子に非結合電子が存在するため、本質的に塩基性です。

アミンの塩基性に関するこれらのノートでは、アミンの特性、重要性、およびアミンの塩基性に影響を与える要因について説明します。

アミンとその特性

• 低級脂肪族アミンは気体状態です。第一級アミンは室温で液体ですが、高級アミンは固体です。
• 炭素原子が少ない脂肪族アミンは水に溶けますが、この溶解度は炭素鎖のサイズが大きくなるにつれて低下します。
• 芳香族化合物の窒素原子上の非結合電子対は容易に非局在化するため、脂肪族アミンは芳香族アミンよりも塩基性が高くなります。

アミン塩基性

• 脂肪族アミンは、窒素原子の電子密度または電子電荷が芳香環で利用されるため、芳香族アミンに比べてより基本的な性質を示します。
• アミンの塩基性に影響を与えるさまざまな要因があります。たとえば、電子供与基の存在はアミンの塩基性を増加させますが、電子吸引基の存在はアミンの塩基性を減少させます。
• 塩基度は Kb で表されます。 Kb の値が大きいほど、塩基が強くなります。
• 塩基性度は pKb として表すこともできます。ここで、pKb =-log Kb です。同様に、pKb の値が小さいほど、塩基が強くなります。
• アミンの塩基性は、共役酸の酸性度を利用して表すこともできます。強塩基はKaが小さく、pKaが大きいため、共役酸は弱い。
• 窒素原子の電子対の位置、その混成、共鳴安定化によって、複素環式アミンの塩基性が決まります。

アミンの塩基性に影響する要因

アミンの塩基性は、窒素原子に存在する非結合電子対の安定性に影響を与える要因に依存します。

• 塩基性は、窒素原子の -ve 電荷に依存します。窒素原子の -ve 電荷が増加すると、アミンの塩基性が増加します。たとえば、アンモニアとその共役塩基アミド アニオンの間では、後者がより強い塩基です。アミドアニオンは末端アルキンを脱プロトン化できますが、これはアンモニアでは不可能です。同様に、アミド ジアニオンであるアミド イオンの共役塩基は、アミド イオンよりも強い塩基です。
• 塩基性は電荷密度に依存します。塩基性度は、電荷密度の低下とともに低下します。パイ結合の存在下では、化合物がより安定化するにつれて電荷密度が減少します。したがって、塩基性も低下します。たとえば、アニリンはシクロヘキシルアミンと比較すると弱塩基です。アニリンに別のフェニル環を追加すると、その塩基性がさらに低下します。したがって、共鳴安定化により塩基性が低下すると言われています。
• 電子求引性基は、その共役塩基から電子密度を除去することにより、化合物の酸性度を高めます。同様に、電子求引性基は塩基性を低下させます。
• 共鳴効果と誘導効果により、アミンの塩基性が低下します。アミンとアミドを比較すると、アミドの塩基性はアミンよりも低くなります。この理由は、アミド中の酸素が窒素よりも電気陰性度が高いためです。したがって、誘導効果を示します。
• パイ供与体として窒素が存在すると、塩基性が低下します。アミドの場合を考えてみましょう。この場合、酸素は窒素原子の電子密度を分配する電子求引基として働きます。しかし、共鳴効果により、窒素の孤立電子対は、パイ供与体として知られる炭素とパイ結合を形成する傾向があります。したがって、電子は炭素-酸素パイ結合から酸素原子に移動します。この形態では、窒素が炭素と酸素の間のパイ結合ではなく、炭素とパイ結合を形成するため、窒素が塩基として機能する能力が制限されます。したがって、アミドの場合の酸素などの pi 受容体が存在する場合、窒素が pi 供与体として作用するため、窒素の塩基性が低下するか、アミンの塩基性が低下します。

• ハイブリダイゼーションがアミンの塩基性を決定する上で重要な役割を果たすことも見られます。一般に、塩基性度は、性質の低下とともに増加します。これは、sp ハイブリダイゼーションの非結合電子対が最も安定しているのに対し、sp3 では最も安定していないためです。したがって、s 特性が低下すると、非結合電子対の安定性が低下するため、塩基性が増加します。

結論

アミンは、窒素原子を持つ有機化合物です。アミンはアンモニアに由来します。アルキルまたはアリール基は、アンモニアの 1 つまたは複数の水素原子を置き換えます。 –NH2 基はアミノ基として知られており、窒素原子には非結合電子のペアがあります。この非結合電子対の安定性によって、アミンの塩基性が決まります。アミンの塩基性は、共鳴、ハイブリダイゼーション、誘導効果などのさまざまな他の要因にも依存します。脂肪族アミンは、芳香族アミンよりも塩基性が高いことが知られています。パイ供与体またはパイ受容体として作用する窒素の役割も、アミンの塩基性を決定する上で非常に重要な役割を果たします。

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