Ejercicio 13 - Exercici 1 · Química Orgánica II UB 2019
Tema: Estructura, ressonància, acidesa i basicitat · Del examen Recull d'Exàmens Resolts de Química Orgànica (Part 1) (2019)
Enunciado
Exercici 1 (1.5 punts). Propietats àcid-base d'heterocicles nitrogenats
Per a cadascun dels tres heterocicles nitrogenats que s'indiquen a continuació: A (pirrole), B (pirrolidina) i C (imidazole):
a)
i) Indiqueu la hibridació de cadascun dels àtoms de nitrogen en les tres molècules:
ii) Totes les formes ressonants de les seves respectives bases conjugades que compleixin la regla de l'octet:
iii) L'assignació raonada dels valors de (14,4; 17,5 o 36) per a cadascun d'ells:
b)
Tenint en compte que el de l'àcid conjugat de B () és 11,3, el de és 6,8 i el d' és molt menor que ambdós:
i) Indiqueu raonadament quina és la base més forta entre A, B i C:
ii) Determineu quin dels dos àtoms de nitrogen de l'imidazole C és més bàsic:
iii) Justifiqueu per què el d' és molt inferior al de :
c)
Completeu la taula de distribució indicant els percentatges aproximats () de l'espècie C en les seves formes desprotonada, neutra i protonada a ; i :
pH
% C desprotonat
% C neutre
% C protonat
2.0
%
%
%
7.0
%
%
%
11.0
%
%
%

Solución
Según los criterios oficiales de corrección
a) i) Hibridació del nitrogen d'A (pirrole)
Solución:
a) i) Hibridació del nitrogen de B (pirrolidina)
Solución:
a) i) Hibridació dels nitrogens de C (imidazole)
Solución: Tots dos
a) ii) Totes les formes ressonants de les seves respectives bases conjugades que compleixin la regla de l'octet
Solución: Per a B (): Càrrega negativa localitzada íntegrament sobre el nitrogen (no té cap forma ressonant addicional). Per a A (): La pèrdua del protó deixa l'anió pirrolil, que presenta 5 estructures ressonants equivalents on la càrrega negativa es deslocalitza sobre el N i els quatre àtoms de carboni del cicle. Per a C (): L'anió imidazoliur presenta 5 formes ressonants, destacant especialment dues estructures equivalents d'alta estabilitat en què la càrrega negativa recau sobre els dos àtoms de nitrogen electronegatius.
a) iii) Valor de pKa d'A (pirrole)
Solución: 17,5
a) iii) Valor de pKa de B (pirrolidina)
Solución: 36
a) iii) Valor de pKa de C (imidazole)
Solución: 14,4
a) iii) Justificació de l'assignació dels valors de pKa
Solución: La pirrolidina és la menys àcida (pKa = 36) per no tenir deslocalització. El pirrole (pKa = 17,5) té l'anió estabilitzat per 5 formes ressonants. L'imidazole és el més àcid (pKa = 14,4) gràcies a la deslocalització entre dos nitrogens electronegatius.
b) i) Base més forta entre A, B i C
Solución: B / Pirrolidina
b) i) Justificació de quina és la base més forta
Solución: Té l'àcid conjugat més feble (pKa = 11,3) i el parell solitari en un orbital sp3 disponible.
b) ii) Nitrogen més bàsic de l'imidazole C
Solución: =N- / N imínic / N piridínic
b) ii) Justificació de quin nitrogen és més bàsic a l'imidazole
Solución: El parell d'electrons de =N- està en un orbital sp2 perpendicular al sistema pi aromàtic, per la qual cosa pot protonar-se sense destruir l'aromaticitat.
b) iii) Justificació de per què el pKa d'AH+ és molt inferior al de CH+
Solución: L'àcid conjugat del pirrole és molt més fort (pKa molt negatiu) perquè la protonació sobre el nitrogen destrueix la deslocalització i l'aromaticitat del sistema pi. En canvi, el catió imidazoli manté la seva aromaticitat i està estabilitzat per dues formes ressonants equivalents.
c) Taula de distribució: % C desprotonat a pH = 2.0
Solución: 0%
c) Taula de distribució: % C neutre a pH = 2.0
Solución: 0%
c) Taula de distribució: % C protonat a pH = 2.0
Solución: 100%
c) Taula de distribució: % C desprotonat a pH = 7.0
Solución: 0%
c) Taula de distribució: % C neutre a pH = 7.0
Solución: 60% / 61%
c) Taula de distribució: % C protonat a pH = 7.0
Solución: 40% / 39%
c) Taula de distribució: % C desprotonat a pH = 11.0
Solución: 0%
c) Taula de distribució: % C neutre a pH = 11.0
Solución: 100%
c) Taula de distribució: % C protonat a pH = 11.0
Solución: 0%
La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium
Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.
‹ Ejercicio 2 - Exercici 2 · 2019 · Ejercicio 23 - Exercici 1 · 2019 ›