化学溶解
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化学溶解名词解释:溶质与反应性溶剂起化学反应,称为化学溶解,分以下几种情况:
酸性有机化合物在5%氢氧化钠溶液或5%碳酸氢钠溶液中的溶解酸性比碳酸强的有机化合物在这两种溶液中都能溶解,而酸性比碳酸弱的只能溶在5%氢氧化钠溶液中。
磺酸、亚磺酸和某些卤代羧酸是酸性很强的有机酸,一般的羧酸是弱酸,但还能溶在5%碳酸氢钠溶液中。酚类的酸性通常很弱,属A2组,但在邻位或对位引入电负性基团后,能明显地增强酸性;当酸性超过碳酸后,就属A1组化合物。同一个碳原子上连有两个羰基的化合物,可以形成烯醇式结构,具有与酚类相近的酸性。但有的烯醇化反应很慢,因而在5%氢氧化钠溶液中溶解也非常慢,以致看不出溶解的现象。伯硝基物和仲硝基物有很显著的酸性,它们能形成酸式的互变异构物。
碱性有机化合物在5%盐酸中的溶解分子量较大的胺不溶于水,但能溶于5%盐酸中,用烃基或酰基取代氮原子上的氢原子后,通常根据取代基的电负性的大小按照以下的顺序使碱性增强:
烷基<芳香基<脂肪酰基<芳香酰基<磺酰基
烷基的效应与氢原子类似,因此RNH2、R2NH和R3N的碱性与NH3相近。芳香基的电负性远比脂肪基强,因此芳香胺的碱性要比脂肪胺弱得多。但苯环的邻位或对位引入电负性基团后,碱性减弱。胺的氮原子上连有两个或三个芳香基后,使碱性消失,成为中性化合物。一个脂肪酰基所产生的效应大约与三个芳香基相当,即脂肪酰胺也是中性化合物。芳香酰胺略有酸性,而芳香磺酰胺肯定已成为酸性化合物。
由两个脂肪酰基或芳香酰基所形成的酰亚胺都有酸性,以二元酸衍生的酰亚胺最常见。N-取代酰胺是酸性还是中性化合物,要根据取代基的电负性才能决定。例如,乙酰-对硝基苯胺属A2组,而乙酰苯胺则是M组化合物。
空间效应对酸性和碱性的影响在酚的羟基的邻位引入取代基后,由于空间效应,能使它在5%氢氧化钠溶液中的溶度显著地减小。如果取代基很大,就不溶解。2,4,6-三叔丁苯胺也有类似的现象,它的碱性非常弱,2,6-二叔丁基吡啶的碱性比2,6-二甲基吡啶要弱得多。
空间效应对羧酸也有影响,有的能降低酸性,例如2-甲基-2′-二甲基-2-乙基-4-二甲基戊酸-1的酸性大约只相当于乙酸的1/25,主要是空间效应
的影响。另一方面,空间效应有时反而能增强酸性,如邻位取代苯甲酸的酸性通常比对位取代苯甲酸强,可能是取代基使羧基处于苯环的平面以外,因而羧酸的稳定性变差,倾向于离解为羧酸根离子。在取代酚中,3,5-二甲基-4-硝基苯酚的酸性比对硝基苯酚弱,可能是由于两个甲基对硝基起了空间阻碍作用。
两性化合物分子中兼有酸性和碱性基团的是两性化合物。分子量小的氨基酸极性较强,属S2组。不溶于水的两性化合物应该根据氨基的碱性强弱列入A1(B)或A2(B)组中。分子量较大的在氮原子上只连有烷基或氢原子的氨基酸属A2(B)组。此外,还有许多A2(B)组的有机物,例如不溶于水
的氨基酚、氨基硫酚和氨基磺酰胺等,氨基的氮原子上取代芳基后,碱性变弱,酸性加强,例如图中a、b、c都是A1(B)组化合物。如果氨基上取代两个芳基,则碱性消失,变成A1组化合物,如图中d。
(余仲建)