Льюисовская кислотность и основность органических соединений.

Кислоты Льюиса должны содержать электроноакцепторные атом или группу атомов, способные захватывать электроны, а основания Льюиса — соответственно элект-ронодонорные атомы, способные отдавать электроны. При взаимодействии льюисовских кислот и оснований обра­зуется донорно-акцепторная связь, объединяющая реаги­рующие компоненты в ковалентно связанное соединение или в донорно-акцепторный комплекс. Например:

Н⁺ + ОН^- <=> H₂O

А1С1₃ + С1^- <=> A1С1

BF₃ + (C₂H₅)₂O: <=> (C₂H₅)₂O:BF₃

акцептор донор донороно-акцепторный

комплекс

К кислотам Льюиса относятся частицы, имеющие ва­кантные орбитали с низкой энергией, такие как катионы и галогениды переходных металлов: Ag⁺, ZnCl₂, SnCl₄, SbCl₅, A1C1₃, BF₃, H⁺ — или ненасыщенные органические соединения, в которых π-связи сопряжены с мощными электроноакцепторными заместителями, например, тринитробензол, тетрацианэтилен и др.

тринитробензол тетрациаэтилен

Основаниями Льюиса являются соединения, содер­жащие атомы с неподеленными парами электронов, или ненасыщенные органические соединения, включая аро­матические и гетероциклические, в которых π-связи со­пряжены с мощными электронодонорными заместите­лями, например OH^-, Cl^-, (C₂H₅)₂O:, (C₂H₅)₂N:, C₆H₅N (CH₃)₂ и др.

Естественно, в зависимости от электронного строения взаимодействующих партнеров они могут выступать в роли как кислот, так и оснований Льюиса.

Концепция жестких и мягких кислот и оснований (принцип жмко)

Льюисовские кислоты и основания подразделяют на два типа: жесткие и мягкие. Такое деление часто называ­ют принципом Пирсона, или принципом ЖМКО. Жест­кие кислоты, более энергично, с образованием более проч­ных соединений реагируют с жесткими основаниями, а мягкие кислоты — с мягкими основаниями (принцип ЖМКО).

Классификация кислот и оснований по Пирсону

	Жесткие	Пограничные	Мягкие
Кислоты	Н^+, Li^+, Na^+, K^+, Mg^2+, Ca^2+, Al^3+, BF3, SO2, AlCl3, R – C = O, HHlg	Fe^2+, Zn^2+, Sn^2+, B(CH3)3, R3C	CH3Hg^+, Cu^+, Ag^+, Hg^+, Pd^2+, I2, Br2, карбены, тринитробензол хинионы
Основания	H2O, HO^-, CH3COO^-, ROH, RO^-, R2O, NH3, RNH2, N2H4 F^-, Cl^-, PO , ClO	C6H5NH2, C5H5N, N , Br^-	I^-, R3P, R2S, RSH, RS^-, ^-SCN, CN^-, CO, C2H4, C6H6, H^-, R^-

Понятия «жесткие» и «мягкие» кислоты и основания не равноценны понятиям сильные и слабые кислоты и основания. Это две независимые характеристики кислот и оснований.

Суть принципа ЖМКО состоит в том, что жесткие кис­лоты преимущественно реагируют с жесткими основани­ями, а мягкие кислоты - с мягкими основаниями. Это выражается в большей скорости реакции и в образова­нии более устойчивых соединений, так как взаимодей­ствие между орбиталями с близкими энергиями эффек­тивнее, чем между орбиталями, имеющими разную энер­гию.

По теории Льюиса кислотные и основные свойства со­единений определяются их способностью принимать или отдавать электронную пару с образованием связи.

Некоторые органические соединения обладают одно­временно и кислотными и основными свойствами, т.е. являются амфотерными. Это обусловливает их межмоле­кулярную ассоциацию за счет водородных связей. Амфотерные соединения могут существовать в виде внутрен­них солей, как, например, α-аминокислоты и аромати­ческие амино-

сульфокислоты.