酸鹼與反應性基礎
路易斯酸鹼(Lewis acid and base)
/ LOO-iss /
布朗斯特-勞里的想法關注的是質子換手。路易斯的想法則把鏡頭拉遠一層,改去盯著電子。路易斯鹼是任何能獻出一對電子的東西;路易斯酸是任何渴望那對電子的東西——一個等著被填滿的空缺。當鹼交出它的電子對、酸接受下來,一根新鍵就形成了。這與其說是接球,不如說是兩隻手相握,而鹼帶來了兩根手指(一整對電子)。
為什麼要費事再立一個定義?因為許多重要反應裡根本沒有質子,卻表現得完全像酸鹼化學。三氟化硼 BF3 裡的硼原子有一個空軌道——沒有質子可給,卻有一個明擺著等電子來填的空缺,所以它是路易斯酸。帶著孤對電子的氨是路易斯鹼;兩者一拍即合,形成 F3B-NH3。像 Al3+ 這樣的金屬陽離子去拉一對孤對電子、一個碳正離子去接受親核試劑送來的電子——這些全都是路易斯酸鹼事件。每一個布朗斯特酸鹼反應同時也是一個路易斯反應(鹼把一對電子獻給質子),但並非每一個路易斯反應都牽涉到質子。
這副更寬廣的眼鏡,是有機反應機理背後沉默的脊梁。親核試劑本質上就是路易斯鹼(富電子、給電子對);親電試劑本質上就是路易斯酸(缺電子、接電子對)。一旦你把一個反應看成「一對電子從路易斯鹼流向路易斯酸」,你畫的彎箭頭、你挑的催化劑、你預測的產物,就都匯成了一個前後一致的故事。
BF3 + :NH3 -> F3B-NH3。BF3(有空軌道)是路易斯酸;氨(有孤對電子)是路易斯鹼。整個過程沒有質子移動。
路易斯酸鹼化學的本質是靠「獻出一對電子」來成鍵——比質子圖景更寬廣。
路易斯和布朗斯特並不是對頭,而是同一個想法的兩個放大倍率。質子(H+)本身就是一種路易斯酸——一個電子對受體——所以布朗斯特圖景只是「受體恰好是 H+」的那個特例。
又稱
另見