Stärke organischer Säuren anhand Struktur ermitteln

Question

Aufgabe:

Ich stehe vor dieser Aufgabe und brauche Hilfe beim Lösen.

Wie kann ich mir anhand der Struktur der Moleküle etwas über ihren pKs Wert ableiten?

Problem/Ansatz:

Text erkannt:

Zeichnen Sie die Skelettformeln von
- n-Butansäure
- 2-Hydroxybutansäure
- 3-Hydroxybutansäure und
- n-Octansäure.
Ordnen Sie den Säuren begründet die \( p K_{S} \)-Werte \( 3,65,4,70,4,82 \) und 4,89 zu.

Answer 1

Grüße chemweazle,

Zeichnen Sie die Skelettformeln von :

n-Butansäure

CH₃–CH₂–CH₂–(C=O)-O-H

pKs = 4,82

2-Hydroxybutansäure

pKs = 3,65

CH₃–CH₂–CH(OH)–(C=O)-O-H

pKs = 3,65

3-Hydroxybutansäure

pKs = 4,70

CH₃–CH(OH)–CH₂–(C=O)-O-H

n-Octansäure

CH₃–(CH₂)₆–(C=O)-O-H

pKs = 4,89

Erklärung 2-substituierte Carbonsäuren mit Substituenten hoher Elektronegativität, die einen "Negativen Induktiven Effekt" { - I-Effekt } ausüben, besitzen eine höhere Säurestärke.

Das sind z.B.: Chloressigsäure, 2-Chlor- , 2- Hydroxy- , 2-Fluor- Propansäuren bzw. –Butansäuren.

Der Negative Induktive Effekt , augeübt durch einen elektronegativen Substituenten

Der Elektronegative Substituent zieht am Elektronenpaar der Einfachbindung. Dadurch wird das unmittelbar benachbarte C-Atom leicht positiv polarisiert und somit das übernächste und weitere C-Atome.

Die OH-Gruppe am C(2)- Atom zieht somit über 4 Bindungen am Elektronenpaar der O-H-Gruppe der Carboxylgruppe der Carbonsäure und erleichtert somit die Dissoziation in Proton und Säure-Rest ( Carboxylation, konjugierte Base ).

Befindet sich der –I-Effekt ausübende, am Elektronenpaar ziehende, Substituent nicht in 2-Position zur Carboxylgruppe, sondern in 3-Position oder 4-Position, so läßt der sog. "Negative-Induktive-Effekt auf die OH-Gruppe der Carboxyl-Gruppe der betreffenden Carbonsäure erheblich nach.

Das heißt,der Effekt wird über eine sehr große Anzahl an Bindungen zuehmend abgeschwächt.

Deshalb wirkt sich dieser Effekt bei der 3-Hydroxybutansäure kaum noch spürbar aus. Die Acidität ist nicht mehr deutlich stärker, als bei gewöhnlich unsubstituierten Carbonsäuren, wie z.B. die Butansäure.

siehe Skizze

Text erkannt:

Aciditäts-Steigenung durch-I-Effekt der OH-Gruppe in 2-Position
Der -I-Effekt der OH-Gruppe an \( \mathrm{C} 2 \) zieht über 4 Bindung am Elektronenpaar der \( \mathrm{OH} \) Gruppe der Carboxyl-Gruppe
Hier ist der - I-Effekt über 5 Bindungen schwächer