Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Амиды - очень слабые основания. Значения рК0 некоторых амидов приведены ниже [64J:
ка
R1C0NHF2 + Н+ R,C(0H+)NHR2.
Соединение -р*а Соединение -Рка
Ацетамид 0,35 N-Бутирилглицин 1,73
Пропионамид 0,57 N-Ацетилглицин 2,1
N-Метилацетамид 1,0 п-Нитробензамид 2,22
N,К-ДиметилСензамид 1,2 Глицинамид 3,1
N-МетилСензамид 1,5 Бутиролактам 0,4
Бензамид 1,54 Валеролактам -0,6
Заместители в амидной груше оказывают влияние на их основность за счет индуктивных, резонансных и стериче.ских эффектов. Так, в ряду алкилзамещен-ных ацетамицов наблюдается хорошая корреляция lg%a и константы о* Тафта с р* = -1,2 [693. Длн замещенных в кольце ароматических амидов наблюдается корреляция основности с о-константами Гаммета [70].
Амиды могут выступать и как слабые кислоты:
° Г
R1—И—NHR2 5=±: R1—tb^NR2
Значения pKQ кислотной диссоциации ряда амидов в изопропиловом спирте, содержащем изопропилат натрия, приведены ниже [713:
Соединение р К Соединение р К
^ а а
Формамид 17,2 N-Метилбензамид >19,0
Ацетамид 17,6 п-Нитробензамид 19,85
Бензамид >19,0 Еензаю лид 16,5
Характерным свойством амидной группы является способность к образованию водородной связи [72 3. При этом она может выступать в качестве донора и в качестве акцептора такой связи. Акцептором, в согласии с данными по прото-нироранию амидов и с ИК-спектрами [643, является атом кислорода. Способность амидов образовывать Н-связь коррелирует со способностью к протонированию, т.е. с их основностью. Однако энтальпия водородной связи в 6-7 раз ниже, чем энтальпия протонирования [733.
Исследования водородных связей в кристаллах [743 дают следующие значения длин водородных связей в амидах и пептидах (приведены средние значения для 46 соединений):
N-H...X
X- соо -с=о С-0 нго N(имидазол) С1-
I
он
rN-X 2,97±0,1 2,99±0,11 2,97±0,11 2,90 3,0 3,26
Как видно, расстояния rN_x мало зависят от природы акцептора, однако существует довольно сильная зависимость этого расстояния от природы донора водородной связи. Об этом свидетельствуют как экспериментальные [75-78], так и расчетные [62,63,79-811 данные. Основной вклад в свободную энергию водородной связи вносит энтальпия (табл.5).
Таблица 5. Термодинамические параметры водородных связей амидов с фенолом
Акцептор Н-связи йСо* -АН , -lS , э.е. Литературный
ккал/моль о о источник
ккал/моль
N,N-Диметилформамид 2,49 6,1 12,7 [82]
N-Метилацетамид 2,87 4,0 - [75]
N,N-Диметилацетамид 2,94 6,4 11,7 [82]
М,и-Дифенилацетамид 2,35 5,2 9,7 [76]
N,N-Диметилхлорацетамид 2,18 4,7 8,5 [82]
N,N-Диметилтрихлорацетамид 2,08 3,8 5,5 [82]
N-Бензоштиперидин 2,21 4,2 6,9 [76]
«-Валеролактам* 2,90 5,3 8,2 [83]
е -Капролактам 2,92 5,2 7,8 [83]
*В СС1. при 25°С. для самоассоциации [84]
** -1--1-
Близкие значения получены
Расчетные и экспериментальные данные показывают, что водородная связь амида с амидол, примерно на 3 ккал/моль прочнее, чем связь амида с водой и с альдегидом [77-791.
Важной характеристикой водородной связи является ее направление. Водородная связь направлена к свободной паре электронов атома-акцептора 185]. Оптимальными являются почти линейные связи (угол N-H...0>150°). Расчет двугранных углов N-H...0=0 дает значение 6к60°^[793
Поскольку образование Н-связи может стабилизировать разделение зарядов в амидной группе, барьер внутреннего вращения вокруг связи С-N может при этом повышаться. Действительно, было показано, что в диметилформамиде при образовании Н-связи свободная энергия активации цис-тракс-перехода увеличивается на 1,2 ккал/моль [863. Однако исследование корреляционных зависимостей свободных энергйй активации цис-транс-переходов приводит к противоположному выводу о понижении энергии активации при образовании водородной связи [53].
Атом кислорода карбонильной группы амидов может акцептировать две Н-связи ("трехцентровая" связь). В большинстве случаев это происходит тогда, ко-
гда атом-донор протона несет формальный положительный заряд [87].
Способность амидов быть донорами и акцепторами водородных связей определяет способность их к гидратации в водных растворах [881, а также ассоциацию в неполярных растворителях. Свободная энергия ассоциации двух молекул N-метилацетамида в хлороформе достигает -3,5 ккал/моль [891.
