3.3. Кислоты и основания Льюиса

По Льюису (1923), кислота – акцептор пары электронов (АПЭ), а основание – донор пары электронов (ДПЭ). Они взаимодействуют друг с другом с образованием донорно-акцепторной (координационной) связи. Рассмотрим реакцию, происходящую при растворении газообразного фторида бора в эфире. У атома бора в молекуле фторида бора на внешнем уровне имеется лишь 6 электронов и поэтому он может принять пару электронов от атома кислорода молекулы эфира.

основание кислота комплекс эфира с фторидом бора

ДПЭ АПЭ

По теории Льюиса в качестве кислоты выступает электрон-дефицитный атом. Основания и по Бренстеду и по Льюису предоставляют пару электронов.

Упр. 15. Завершите реакции, показав движение электронов стрелками.

(а) BF₃ + NH₃ ®,

(б) (CH₃)₃N + AlCl₃ ®,

(в) Br₂ + FeBrl₃ ®,

(г) CH₃OH + BF₃ ®,

(д) AlCl₃ + С₂H₅OC₂H₅ ®,

(е) AlCl₃ + С₂H₅OH ®.

(ж) (СH₃)₂СHCl + AlCl₃ ®.

(з) (CH₃)₃C⁺ + Cl⁻ ®,

Укажите, какие из приведенных выше веществ являются кислотами Льюиса, а какие - основаниями.

Ответ

(а)

АПЭ ДПЭ аммонийтрифторборат

(б)

основ. кис. комплекс триметиламина

с хлоридом алюминия

(в)

бромбромонийтрибромферат

4. Хиральность

Для изображения пространственных взаимоотношений в молекуле или ее части на бумаге служат стереохимические формулы. В них связи, выходящие вперед из плоскости бумаги, изображаются жирной чертой или заштрихованным клином, а связи, уходящие под плоскость бумаги - пунктирной линией. Обычная валентная черта символизирует связь, лежащую в плоскости бумаги. Если же точное пространственное направление связи не определено, то используют волнистую линию.

Если вы сравните свои левую и правую руки, вы обнаружите, что они представляют собой зеркальное изображение одна другой. Хотя обе руки состоят из одинакового количества совершенно одинаковых пальцев, они отличаются по конфигурации.

4.1. Энантиомерия.

В молекуле CHClBrI вокруг атома углерода расположены различные атомы. Такая молекула может существовать в виде двух изомеров, относящихся друг к другу как предмет и его отражение в зеркале. Такие изомеры называют зеркальными. Замечательная особенность зеркальных изомеров заключается в том, что они обладают одинаковыми химическими и физическими свойствами. И все же есть один способ, позволяющий различить эти вещества. Если пропустить через растворы двух стереоизомеров плоско поляризованный свет (это значит, что электрический вектор светового электромагнитного поля колеблется в одной плоскости), то в одном случае плоскость поляризации повернется влево, а в другом случае - на такой же угол вправо. Поэтому такие изомеры называются еще оптическими, а также энантиомерами (по-гречески “энантиос” значит “противоположный”).

Молекулы одинакового строения, но с разным расположением атомов в пространстве называют конфигурационными или стереоизомерами. Простейшим примером конфигурационных изомеров являются две молекулы CHClBrI с различным расположением атомов вокруг атома углерода:

(R)-бромиодхлорметан (S)-бромиодхлорметан

Такой атом углерода является стереоцентром. Если смотреть на атомы углерода (стереоцентры) этих молекул в сторону наиболее легкого атома (водорода) как это показано стрелкой, и перечислять атомы галогенов в порядке уменьшения их атомных номеров (атомных масс), то мы увидим, что в левой молекуле это перечисление происходит по часовой стрелке, а в правой – против. Изомер с перечислением заместителей по часовой стрелке называют R-изомером, а против часовой стрелке – S-изомером. Удобнее изображать стереоизомеры с наиболее легким атомом за плоскостью чертежа:

(S)-бромиодхлорметан (R)-бромиодхлорметан

Способность молекул, да и других объектов, существовать в виде самостоятельных зеркально симметричных форм называется “хиральностью”, от греческого “хейр” - рука. Вместо слова “хиральность” можно использовать слово “рукоподобие”. Хиральностью называют свойство объекта быть несовместимым со своим зеркальным изображением.

Для того чтобы молекула была хиральна (рукоподобна), она должна отличаться от своего зеркального отражения. Хиральная молекула не совместима со своим зеркальным изображением.