羧酸及其衍生物
羧酸根离子
/ kar-BOK-sih-layt /
当羧酸把它那个酸性质子交给碱时,剩下的就是羧酸根离子。如果你做过肥皂、用小苏打中和过醋、或者溶过阿司匹林的盐,你就制造过羧酸根离子。它是失去质子、带负电荷的酸,而且异常稳定——这正是羧酸为什么会有那样的酸性的根本原因。
羧酸根离子写作 R-COO-(或 R-CO2-)。关键的图景是:O-H 上的质子离开后,那个负电荷并不只待在一个氧上。它通过共振被两个氧平均分担。你可以画出两个共振结构——负电荷在左氧、右边是 C=O,或者负电荷在右氧、左边是 C=O——但真实的离子是一个杂化体,其中两根碳氧键完全相同,各约一根半键,每个氧带半个负电荷。把电荷摊在两个电负性强的氧上,能量大大降低。
正是这种共振稳定,使羧酸(pKa 约 4–5)比醇(pKa 约 16)酸上百万倍。来自醇的烷氧负离子只能把负电荷孤零零地放在一个氧上,没有共振帮忙,所以远不稳定,也远不愿意形成。这个道理在有机化学里是通用的:当一个酸的共轭碱被稳定时,这个酸就强,而共振离域是最强大的稳定方式之一。
乙酸加氢氧根生成乙酸根离子 CH3-COO- 加水。在乙酸根中,实验测得两根 C-O 键长度相同——既不是纯单键也不是纯双键——正如共振所预言的那样。
羧酸根的两个氧是等价的;电荷是离域的,并非在两者之间来回跳动。
那两个共振结构并不是离子在两个真实形态之间来回闪动;它们是同一个平均杂化体的两幅画。羧酸根任何时候都是单一、对称的物种。
又称
另见