水素結合の強さ

質問

分子内に-COO-（カルボニル基）のみと-OH（水酸基）のみを有する場合ではどちらがより水素結合しやすいのですか？（水素結合の強さが強いのはどちらの基ですか？）
また水素結合の強さは化合物の構造の何に依存しますか？

回答No.1

Peace2007 · ベストアンサー

実際にデータを見たことがないので理詰めになりますが
一応お答えします。

もともと水素結合とは電子が不足している水素を
電子が余っている酸素が引き付けることで発生します。

つまり酸素の持つ電子が多ければ多いほど結合が強くなる
ともいえます。(水素は取れる電子が少ないので無視です。)

『え、酸素が持ってる電子はどれも同じじゃないの？』と
思われるかもしれませんが実際には電気陰性度の強さによって
多少の差があります。

電気陰性度はどれだけ電子を強く引き付けるかを表すもので
酸素はこれがかなり強いです。カルボニル基は2つの酸素が炭素の
電子を奪い合っているため、相対的にひとつの酸素の取り分は
水酸基の酸素に比べて少なくなります。

そのため水素結合は水酸基のほうが強いと思います。

補足

そうなんですね。
だから光合成色素の抽出で、クロロフィルbよりルテインの方がカラムクロマトグラフィーであとから出てきたのですね。

回答No.3

swisszh00

(1) H-bond(ketsugou) ha -OH no aru bunshi de
shu to site okorimasu.
(2) Muron HF no you na -F o motsu mono mo H-bond o tsukuri masu.
(3) -COO- no Ethylacetate( CH3COOC2H5) ha
H-Bond ha kangaerare masen.
(4) -COOH no Acetic acid( CH3COOH ) ha -OH
o motte irunode H-bond (2-Bunshi) ga arimasu.
(5) H-O-H no -O- no lone-pair ga betsu no
bunshi no H- to H-bond o tsukuri
(6) Suichu no HF mo H-O-H to H-F ga H-bond o
(7) HCl mo Suichu de weak na H-bond o
(8) Anata no -COO- ha ester-ki de
(9) Carbonyl-ki ha -CO- desu yo
Yoku ki o tsukete machigawa nai you ni
Good luck from Swiss !

回答No.2

toranekosan222

基本的には、原子を点電荷としたときのクーロン力で近似的に決まります。この点電荷表現は、実はかなり難しい議論でして、今のところ完全な解釈は難しいのです。

点電荷表現の場合、カルボニル基の酸素は水酸基に比べて多くの電子を持っていると思われます。量子化学計算を行えばすぐにマリケン電荷などで結論が出ます。一般に水酸基がsp3炭素にくっついている場合、酸素に-4eから-0.5eです。カルボニル基では-6eから-8e程度ですね。何で？と考えるまでもなく、カルボニル基は全体でー1の電荷を持っているからなんですね。水酸基の場合はOHだけで、ほぼ中性ですよ。sp2とかだったら、水酸基もそれなりだとおもうけど。

結論としては、水酸基が水と水素結合する場合と、カルボニル基が水素結合する場合では、カルボニル基と水は水素結合したがります。

カルボニル基は、四つの方向から水素結合を受けることが出来ます。
水酸基は、一方向あるいは２方向です。

カルボニル基と水との水素結合を切るのには約８kcal/mol
水酸基の場合は、約5kcal/mol（水ー水間の水素結合を切るのと同じくらい）

水素結合の強さといわれても、実際は何と何の間で違ってきます。さらに拡張的な概念として、炭素に付いている水素も水と水素結合を取る場合もありますし。水素結合は、どれだけ分極しているか、という事に依存しているといっても間違いではないでしょうね。

補足

カルボニル基の方が水素結合しやすいのですか！
シリカゲルとクロロフィルbあるいはシリカゲルとルテインでも、
上記のことは成り立つのでしょうか？
実験では水酸基をもつルテインの方が後から出てきました。
この場合はどう考えたらよいのでようか？