6.3. Кислоти і основи льюїса

У 1923 році американський вчений Дж. Льюїс запропонував електронну теорію кислот і основ, яка не суперечить теорії Бренс-теда, проте є більш узагальненою.

За цією теорією основою вважається будь-яка частинка

(атом, молекула, аніон), здатна віддавати електронну пару

для утворення ковалентного зв'язку, а кислотою — будь-

II яка частинка (атом, молекула, катіон), здатна приймати

II пару електронів з утворенням ковалентного зв'язку.

Тобто за Льюїсом основа є донором, а кислота - акцептором пари електронів. З наведеного визначення випливає, що основи Льюїса тотожні з основами Бренстеда. Однак кислоти Льюїса охоп­люють ширше коло органічних сполук.

_І

Кислотою Льюїса вважається будь-яка частинка, що має вакантну орбіталь.

Якщо за теорією Бренстеда кислота — це донор протона, то за теорією Льюїса сам протон є кислотою, оскільки має вакантну орбіталь. Тобто у світлі електронної теорії кислота Бренстеда є сполукою, яка утворює кислоту Льюїса. Тому за теорією Льюїса до кислот належать не тільки сполуки, які відщеплюють протон (протонні кислоти), але й інші речовини, що мають вакантну орбі­таль і здатні приймати пару електронів (апротонні кислоти). Кис­лотами Льюїса, наприклад, є такі сполуки, як ВР₃, А1С1₃, РеС1₃, 8ЬС1₃, 2пС1₂, Н§С1₂ та ін.

Кислотно-основний процес за Льюїсом полягає в утворенні ковалентного зв'язку між основою і кислотою за рахунок електрон­ної пари основи і вакантної орбіталі кислоти. Наприклад, основи Льюїса, які мають неподілені пари електронів, утворюють з кис­лотами Льюїса /і-комплекси:

СН₃—Сі/ + ПАІСІз -=^ Н₃С—С1⁺—А1С1₃ ► СН|[А1С1₄]

хлорометан алюміній хлорид «-комплекс

(основа Льюїса) (кислота Льюїса)

Основи Льюїса, які мають у своїй структурі я-зв'язок, утворю­ють з кислотами Льюїса я-комплекси:

+ Вг⁺ —* І —Н-~Вг⁺

бензен катіон брому л-комплекс

(основа Льюїса) (кислота Льюїса)

• •

Механізми органічних реакцій

59

Г ЛАВА Ц ГЛАВЛ

МЕХАНІЗМИ ОРГАНІЧНИХ РЕАКЦІЙ

Загальні схеми хімічних реакцій, за допомогою яких можна описати перетворення органічних сполук, не відображають пов­ною мірою реальні процеси взаємодії. Більшість органічних реак­цій відбувається, як правило, у кілька елементарних стадій, сукуп­ність яких складає механізм реакції. Механізмом реакції називають загальний шлях, яким відбувається перехід від вихідних речовин до кінцевих продуктів реакції. Встановлення механізму реакції є досить складним завданням, вирішити яке і покликана фізична органічна хімія. Для з'ясування механізму реакції вдаються до хі­мічних методів (метод мічених атомів, ізотопний метод, кінетичні і стереохімічні методи) та фізичних методів. Найкращим доказом механізму реакції є виділення з реакційного середовища проміж­них продуктів або виявлення їх за допомогою фізичних методів. Механізм реакції має пояснювати всі експериментально одержані дані і включати відомості про те, яким чином, в якій послідов­ності і які зв'язки розриваються в ході реакції, як утворюються проміжні й кінцеві продукти, з яких елементарних стадій склада­ється реакція, які відносні швидкості кожної стадії тощо. Незва­жаючи на все це, механізм реакції завжди слід розглядати як гіпо­тезу з достатнім ступенем достовірності. Немає жодного механізму, який був би остаточним. З появою нових фактів механізм може уточнюватись і навіть змінюватись.