المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

THE ANGULAR DEGREE
11-9-2020
معيار الإبلاغ المالي الدولي رقم (13) قياس القيمة العادلة Fair Value Measurement
2023-12-05
خـطوات التسعـيـر
3-4-2019
Covalent Bonds
10-11-2020
نية المالك ووكيله في دفع الزكاة.
6-1-2016
تجنب الخصومات في معاملة الناس
28-11-2021

Basicity of heterocyclic amines  
  
992   12:39 صباحاً   date: 23-10-2020
Author : University of Missouri System
Book or Source : Organic Chemistry ii
Page and Part : .................


Read More
Date: 19-9-2019 821
Date: 20-9-2020 1682
Date: 12-7-2018 1543

Basicity of heterocyclic amines

When a nitrogen atom is incorporated directly into an aromatic ring, its basicity depends on the bonding context. In a pyridine ring, for example, the nitrogen lone pair occupies an sp2-hybrid orbital, and is not part of the aromatic sextet – it is essentially an imine nitrogen. Its electron pair is available for forming a bond to a proton, and thus the pyridine nitrogen atom is somewhat basic.

image098.png

In a pyrrole ring, in contrast, the nitrogen lone pair is part of the aromatic sextet. This means that these electrons are very stable right where they are (in the aromatic system), and are much less available for bonding to a proton (and if they do pick up a proton, the aromic system is destroyed). For these reasons, pyrrole nitrogens are not strongly basic.

image100.png

The aniline, pyridine, and pyrrole examples are good models for predicting the reactivity of nitrogen atoms in more complex ring systems (a huge diversity of which are found in nature). The tryptophan side chain, for example, contains a non-basic ‘pyrrole-like’ nitrogen, while adenine (a DNA/RNA base) contains all three types.

image102.png

The lone pair electrons on the nitrogen of a nitrile are contained in a sp hybrid orbital. The 50% s character of an sp hybrid orbital means that the electrons are close to the nucleus and therefore not significantly basic.

A review of basic acid-base concepts should be helpful to the following discussion. Like ammonia, most amines are Brønsted and Lewis bases, but their base strength can be changed enormously by substituents. It is common to compare basicity’s quantitatively by using the pKa‘s of their conjugate acids rather than their pKb‘s. Since pKa + pKb = 14, the higher the pKa the stronger the base, in contrast to the usual inverse relationship of pKa with acidity. Most simple alkyl amines have pKa‘s in the range 9.5 to 11.0, and their water solutions are basic (have a pH of 11 to 12, depending on concentration). The first four compounds in the following table, including ammonia, fall into that category.

The last five compounds (colored cells) are significantly weaker bases as a consequence of three factors. The first of these is the hybridization of the nitrogen. In pyridine the nitrogen is sp2 hybridized, and in nitriles (last entry) an sp hybrid nitrogen is part of the triple bond. In each of these compounds (shaded red) the non-bonding electron pair is localized on the nitrogen atom, but increasing s-character brings it closer to the nitrogen nucleus, reducing its tendency to bond to a proton.

Compound

image image image NH3 image image image image image CH3C≡N
pKa 11.0 10.7 10.7 9.3 5.2 4.6 1.0 0.0 -1.0 -10.

Finally, the very low basicity of pyrrole (shaded blue) reflects the exceptional delocalization of the nitrogen electron pair associated with its incorporation in an aromatic ring. Indole (pKa = -2) and imidazole (pKa = 7.0), see above, also have similar heterocyclic aromatic rings. Imidazole is over a million times more basic than pyrrole because the sp2 nitrogen that is part of one double bond is structurally similar to pyridine, and has a comparable basicity.

Although resonance delocalization generally reduces the basicity of amines, a dramatic example of the reverse effect is found in the compound guanidine (pKa = 13.6). Here, as shown below, resonance stabilization of the base is small, due to charge separation, while the conjugate acid is stabilized strongly by charge delocalization. Consequently, aqueous solutions of guanidine are nearly as basic as are solutions of sodium hydroxide.

guandine.gif

The relationship of amine basicity to the acidity of the corresponding conjugate acids may be summarized in a fashion analogous to that noted earlier for acids:


Strong bases have weak conjugate acids, and weak bases have strong conjugate acids.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .