Протонные и апротонные растворители — Органическая химия для олимпиад

Протонные и апротонные растворители

8 заданий

Как отличить

linkОпора

Растворитель уже появлялся в уроке 85, когда мы сравнивали скорости \(S_N2\). Теперь соберём его свойства вместе. Растворитель — полноправный участник реакции: он стабилизирует одни частицы и ослабляет другие, и от него зависит, какой механизм победит в конкуренции.

Как классифицировать растворитель

  1. Если в молекуле растворителя есть связь O–H или N–H, растворитель протонный: вода, спирты, карбоновые кислоты, аммиак.
  2. Если такой связи нет, растворитель апротонный. Он бывает полярным (ДМСО, ДМФА, ацетонитрил, ацетон) или неполярным (гексан, бензол, \(\ce{CCl4}\)).
  3. Полярность растворителя оценивают по диэлектрической проницаемости ε.
РастворительεТип
вода80протонный
ДМСО47полярный апротонный
ацетонитрил38полярный апротонный
ДМФА37полярный апротонный
метанол33протонный
этанол24протонный
ацетон21полярный апротонный
ТГФ7,6малополярный апротонный
диэтиловый эфир4,3малополярный апротонный
гексан1,9неполярный
вода: протонный
вода: протонный
метанол: протонный
метанол: протонный
ДМСО: апротонный
ДМСО: апротонный
ДМФА: апротонный
ДМФА: апротонный
ацетон: апротонный
ацетон: апротонный
ацетонитрил: апротонный
ацетонитрил: апротонный
Протонные растворители — с группой O–H, апротонные — без неё

Примеры

1. Метанол. Метанол \(\ce{CH3OH}\) — протонный растворитель: в его молекуле есть связь O–H.

2. Ацетон. Ацетон \(\ce{(CH3)2CO}\) — полярный апротонный растворитель: связь C=O полярна, но атомов водорода при кислороде нет.

3. Бензол. Бензол \(\ce{C6H6}\) — неполярный апротонный растворитель.

errorАтомы водорода есть почти у всех растворителей

Для классификации важно не само наличие водорода, а то, с каким атомом он связан. Протонным растворитель делает только водород при кислороде или азоте.

edit_noteПопробуйте сами

Уксусная кислота — протонный или апротонный растворитель?

expand_moreПоказать решение

Протонный: в карбоксильной группе есть связь O–H.

Растворитель и механизм

Тип растворителя смещает конкуренцию механизмов. Протонный растворитель стабилизирует ионы водородными связями (урок 9), а полярный апротонный оставляет анионы несольватированными.

Как растворитель влияет на механизм

  1. Протонный растворитель окружает анионы водородными связями, поэтому нуклеофил становится слабее. Одновременно он стабилизирует ионы, которые образуются при ионизации, и благоприятствует механизмам \(S_N1\) и E1.
  2. Полярный апротонный растворитель сольватирует катионы, а анионы оставляет несольватированными, поэтому реакции \(S_N2\) и E2 ускоряются.
  3. В неполярном растворителе ионные реагенты не растворяются. Помогают краун-эфиры: они связывают катион металла и переводят соль в раствор.
18-краун-6: полость как раз для K⁺
18-краун-6: полость как раз для K⁺
18-Краун-6: катион калия в полости, анион «голый»

Примеры

1. Сольволиз в воде. Трет-бутилхлорид \(\ce{(CH3)3CCl}\) сольволизуется в воде примерно в \(3 \cdot 10^5\) раз быстрее, чем в этаноле: вода лучше стабилизирует ионы.

2. Краун-эфир. Перманганат калия \(\ce{KMnO4}\) с 18-краун-6 растворяется в бензоле, и такой «пурпурный бензол» окисляет органические вещества в неполярной среде.

3. Основание в ДМСО. Трет-бутоксид калия \(\ce{(CH3)3COK}\) в ДМСО — гораздо более сильное основание, чем в трет-бутаноле, где анион окружён водородными связями.

errorРастворитель не меняет субстрат

Третичный галогенид не вступит в реакцию \(S_N2\) и в ДМСО. Растворитель лишь смещает конкуренцию тех путей, которые для данного субстрата возможны.

edit_noteПопробуйте сами

Почему сольволиз по механизму \(S_N1\) ведут в воде или муравьиной кислоте?

expand_moreПоказать решение

Это сильно полярные протонные растворители: они стабилизируют карбокатион и уходящий анион.

push_pinГлавное

Протонные растворители (вода, спирты, кислоты, аммиак) содержат связи O–H или N–H: они окружают анионы водородными связями и стабилизируют ионы — помогают \(S_N1\)/E1 и ослабляют нуклеофилы. Полярные апротонные (ДМСО, ДМФА, ацетонитрил, ацетон) сольватируют катионы, но не анионы — «голые» анионы ускоряют \(S_N2\) и E2. Неполярные растворители не растворяют ионные реагенты — нужны краун-эфиры или межфазный катализ.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.