Deprotonering

Deprotonering (eller dehydronering) er fjerning (overføring) av en proton (eller hydron eller hydrogenkation), (H+) fra en Brønsted-Lowry-syre i en syre-basereaksjon.[1][2] Speciet som dannes er den konjugerte basen til syren. Den komplementære prosessen, når en proton tilsettes (overføres) til en Brønsted-Lowry-base, er protonering (eller hydronering). Speciet som dannes er konjugatsyren til basen.

Deprotonering av eddiksyre
Lav pH favoriserer protonering mens høy pH favoriserer deprotonering

Et specie som enten kan akseptere eller donere et proton blir referert til som amfotært. Et eksempel er H2O (vann) molekylet, som kan få et proton for å danne hydroniumionet, H3O+, eller miste et proton, og etterlater hydroksidionet, OH.

Den relative evnen til et molekyl til å gi opp et proton måles ved hjelp av pKa-verdien. En lav pKa-verdi indikerer at forbindelsen er sur og lett vil gi opp sit proton til en base. PKa av en forbindelse bestemmes av mange aspekter, men den viktigste er stabiliteten til den konjugerte basen. Dette bestemmes primært av evnen (eller manglende evne) til den konjugerte basen til å stabilisere en negativ ladning. En av de viktigste måtene å vurdere en konjugert bases evne til å distribuere negativ ladning er å bruke resonans. Elektrontrekkende grupper (som kan stabilisere molekylet ved å øke ladningsfordelingen) eller elektrondonasjonsgrupper (som destabiliserer ved å redusere ladningsfordelingen) som er tilstede på et molekyl, bestemmer også dets pKa. Løsningsmidlet som brukes kan også hjelpe til med stabilisering av den negative ladningen på en konjugert base.

Baser som brukes til å deprotonere, avhenger av pKa verdien av forbindelsen. Når forbindelsen ikke er spesielt sur, og som sådan ikke molekylet lett gir opp protoner, kreves det en sterkere base enn de allment kjente hydroksidene. Hydrider er en av de mange typer kraftige deprotoniserende midler vi har. Vanlige hydrider som brukes er natriumhydrid og kaliumhydrid. Hydridet danner hydrogengass med det frigjorte protonet fra det andre molekylet. Hydrogen er farlig og kan antennes med oksygen i luften, så den kjemiske prosedyren bør gjøres i en inert atmosfære (f.eks. Nitrogen).

Deprotonation kan være et viktig trinn i en kjemisk reaksjon. Syre-base reaksjoner forekommer vanligvis raskere enn noe annet trinn som kan bestemme produktet av en reaksjon. Konjugatbasen er mer elektronrik enn molekylet som kan endre reaktiviteten til molekylet. For eksempel danner deprotonering av en alkohol det negativt ladede alkoksidet, som er en mye sterkere nukleofil.

For å bestemme om en gitt base vil være tilstrekkelig til å deprotonere en spesifikk syre eller ikke, sammenlign konjugatbasen med den opprinnelige basen. En konjugatbase dannes når syren deprotoneres av basen. På bildet ovenfor fungerer hydroksid som en base for å deprotonere karboksylsyren. Konjugatbasen er karboksylatsaltet. I dette tilfellet er hydroksid en sterk nok base til å deprotonere karboksylsyren fordi konjugatbasen er mer stabil enn basen fordi den negative ladningen blir avlokalisert over to elektronegative atomer sammenlignet med ett. Ved bruk av pKa-verdier er karboksylsyren omtrent 4[3] og konjugatsyren, vann, er 15,7[4]. Fordi syrer med høyere pKa-verdier er mindre sannsynlig å donere protonene sine, vil likevekten favorisere deres dannelse. Derfor blir siden av ligningen med vann fortrinnsvis dannet. Hvis for eksempel vann, i stedet for hydroksid, ble brukt til å deprotonere karboksylsyren, ville ikke likevekten favorisere dannelsen av karboksylatsaltet. Dette er fordi konjugatsyren, hydronium, har en pKa på 0[5][6], som er lavere enn karboksylsyren. I dette tilfellet vil likevekt favorisere karboksylsyren.

ReferanserRediger

  1. ^ Zumdahl, Steven S. (1986). Chemistry. Lexington, Mass.: D.C. Heath. ISBN 0-669-04529-2. OCLC 13441451. 
  2. ^ Henry Jakubowski. «Biochemistry Online Chapter 2A3». employees.csbsju.edu. Besøkt 21. april 2021. 
  3. ^ Smith, Robert M. Critical stability constants. New York: Plenum. s. 299. ISBN 978-1-4615-6764-6. OCLC 761375941. 
  4. ^ CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data. (84th ed. utg.). Boca Raton, Fla.: CRC Press. 2003. ISBN 0-8493-0484-9. OCLC 52548731. 
  5. ^ Meister, Erich C.; Willeke, Martin; Angst, Werner; Togni, Antonio; Walde, Peter (2014). «Confusing Quantitative Descriptions of BrønstedLowry AcidBase Equilibria in Chemistry Textbooks – A Critical Review and Clarifications for Chemical Educators». Helvetica Chimica Acta. 1 (engelsk). 97: 1–31. ISSN 1522-2675. doi:10.1002/hlca.201300321. Besøkt 21. april 2021. 
  6. ^ Burgot, Jean-Louis (1. januar 1998). «New point of view on the meaning and on the values of Ka○(H3O+, H2O) and Kb○(H2O, OH–) pairs in water». Analyst. 2 (engelsk). 123: 409–410. ISSN 1364-5528. doi:10.1039/A705491B. Besøkt 21. april 2021.