胺可以通过接受酸的质子形成相应的共轭酸来表现出布朗斯台德-洛瑞碱的性质。 由于具有孤对非键合电子,脂肪胺也可以通过与亲电子试剂形成共价键而充当路易斯碱。
为了度量胺的碱度,通常使用两种惯例。 第一个将 Kb 定义为胺对水进行去质子化反应的碱度常数,如图 1 所示。通常,较低的 Kb 表示胺的碱度较高。 例如,氨和甲胺的碱度常数分别为 4.7 和 3.3。
图 1. 胺对水的去质子化。
另一种惯例将胺的碱性与相应共轭酸的酸性相关联。 共轭酸的酸度常数pKa,越高,形成共轭酸的胺的碱性越高。 例如,如图2所示,氨、甲胺和乙胺的共轭酸的pKa值分别为9.26、10.64和10.75。 这表明乙胺的碱性较高,其次是甲胺和氨。
图 2. 各种胺的 pKa 值。
由于连接到 N 原子的烷基具有释放电子的能力,脂肪胺比氨具有更强的碱性。 烷基通过分散其正电荷来稳定共轭酸,因此提高了胺的碱性。 可以预期,具有三个烷基的叔胺应该比仅具有一个烷基的伯胺更具碱性。 然而,这仅在气相中是正确的,在气相中我们可以看到氨、甲胺、二甲胺和三甲胺的共轭酸的酸性,顺序如下。
[NH4]+ > [MeNH3]+ > [Me2NH2]+ > [Me3NH]+
因此,氨是气相中最弱的碱,而三甲胺是气相中最强的碱。 然而,水相中胺的碱性也受到水中相应共轭酸溶剂化的影响。 因此,尽管叔胺的共轭酸的N原子上连接有3个烷基,但其仅具有1个H原子用于与水形成分子间H键。 相反,伯胺的共轭酸具有三个与水形成分子间氢键的H原子。 因此,水溶液中胺的共轭酸的 pKa 值如图 3 所示。
图 3. 胺的共轭酸的 pKa 值。
仲胺共轭酸具有烷基的电子释放能力和与水的溶剂化能力的最佳平衡。
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