VO Organische Chemie in der molekularen Biologie I

VO Organische Chemie I 21. Carbonsäuren I: Monocarbonsäuren
Wie die Alkane (s. 8.2) sieden Carbonsäuren mit gerader C-Anzahl etwas höher als solche mit
ungerader C-Anzahl.
Die ersten Vertreter sind mit Wasser vollständig mischbar und haben einen unangenehmen,
intensiven stechenden Geruch, die höheren Carbonsäuren mischen sich immerhin noch sehr
gut mit Wasser und riechen ranzig.
21.4 Chemische Eigenschaften und Reaktionen
a) Azidität
Carbonsäuren sind Protonendonatoren, wobei beim entstehenden Carboxylatanion die
Möglichkeit einer Mesomeriestabilisierung besteht:
R C
O
O H
– H +
R C
Durch die Delokalisierung des -Orbitals ist die negative Ladung auf drei Atome verteilt,
weshalb die H + -Abspaltung unter Bildung der konjugierten Base leicht möglich ist.
Carbonsäuren haben eine echte C–O-Einfachbindung (134 pm) und eine echte C=O-
Doppelbindung (120 pm), während die Bindungslängen beim Carboxylatanion mit je 127 pm
den Mittelwert darstellen und gleich sind.
In einer wässrigen Lösung einer Carbonsäure liegt ein Protolyse-Gleichgewicht vor, KS
beträgt im Durchschnitt bei den nicht substituierten Carbonsäuren 10 -5 , d.h. pKS = 5; somit
sind Carbonsäuren noch schwache Säuren.
Die Mesomerie-Stabilisierung ist auch der Grund dafür, weshalb Carbonsäuren stärkere
Säuren sind als Alkohole: Auch Alkohole sind in der Lage, ein Proton abzuspalten. Beim
entstehenden Alkoxidanion sitzt die negative Ladung an einem einzigen O-Atom, welches
daher großes Bestreben, hat, wieder ein Proton zu binden => stärkere Base. Die negative
Ladung am Carboxylatanion ist jedoch über drei Atome (O–C–O) verteilt => stärkere Säure.
Einfluss des induktiven Effekts anwesender Substituenten auf die Säurestärke
d.h. ACOOH bzw. BCOOH
O
O
Aus einfachen Überlegungen folgt: A ist stark elektronenanziehend, die negative Ladung wird
- 119 -
R C
O
O
R C
O
O