Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық байланыс теориясы
Chemical bond theory
Льюис қышқылы (америкалық физикалық химик Гилберт Н. Льюис есімімен аталған) – электрон жұптарын қабылдауға қабілетті бос орбиталы бар химиялық түр, осы арқылы Льюис аддуктын құрайды. Ал Льюис негізі – байланысқа қатыспаған, бірақ Льюис қышқылымен дативтік байланыс құрып, Льюис аддуктын түзе алатын электрон жұбына толы орбиталы бар кез келген түр. Мысалы, NH3 – Льюис негізі, себебі ол электрон жұбын донор ретінде бере алады. Триметилборан ((CH3)3B) – Льюис қышқылы, өйткені ол электрон жұбын қабылдауға қабілетті. Льюис аддуктында Льюис қышқылы мен негізі Льюис негізі ұсынған электрон жұбымен бөлісіп, дативтік байланыс құрайды. NH3 және Me3B арасындағы химиялық реакцияда NH3-тен электрон жұбы Me3B-нің бос орбиталымен дативтік байланыс құрып, NH3•BMe3 аддуктын жасайды. Терминология Гилберт Н. Льюис еңбегімен байланысты. Нуклеофил және электрофил терминдері кейде Льюис негізі және Льюис қышқылымен ауыстырыла қолданылады. Бұл терминдер, әсіресе нуклеофилділік және электрофилділік сияқты абстрактілі атаулары, реакциялық қабілеттің кинетикалық жағын, ал Льюис негізділігі мен Льюис қышқылдығы Льюис аддуктының термодинамикалық жағын көрсетеді.
A Lewis acid (named for the American physical chemist Gilbert N. Lewis) is a chemical species that contains an empty orbital which is capable of accepting an electron pair from a Lewis base to form a Lewis adduct. A Lewis base, then, is any species that has a filled orbital containing an electron pair which is not involved in bonding but may form a dative bond with a Lewis acid to form a Lewis adduct. For example, NH3 is a Lewis base, because it can donate its lone pair of electrons. Trimethylborane ((CH3)3 B) is a Lewis acid as it is capable of accepting a lone pair. In a Lewis adduct, the Lewis acid and base share an electron pair furnished by the Lewis base, forming a dative bond. In the context of a specific chemical reaction between NH3 and Me3B, a lone pair from NH3 will form a dative bond with the empty orbital of Me3B to form an adduct NH3•BMe3. The terminology refers to the contributions of Gilbert N. Lewis. The terms nucleophile and electrophile are sometimes interchangeable with Lewis base and Lewis acid, respectively. These terms, especially their abstract noun forms nucleophilicity and electrophilicity, emphasize the kinetic aspect of reactivity, while the Lewis basicity and Lewis acidity emphasize the thermodynamic aspect of Lewis adduct formation.
Льюис негіздерін қолдану
Транзициялық элементтермен байланысып қосылыстар түзіретін барлық электрон жұп донорларын лигандтар деп қарастыруға болады. Осылайша, Льюис негіздерінің кең қолданылуы – металл катализаторлардың белсенділігі мен таңдаулылығын өзгерту. Әдетте көп тісті болатын хиралды Льюис негіздері катализге хиралдылық қасиетін сыйлайды, бұл фармацевтикалық препараттарды өндіру үшін пайдалы асимметриялық катализге жағдай жасайды. Мысалы, мибефрадил антигипертензиялық дәрісінің өнеркәсіптік синтезінде хиралды Льюис негізі (R MeOBIPHEP) қолданылады.
Nearly all electron pair donors that form compounds by binding transition elements can be viewed ligands. Thus, a large application of Lewis bases is to modify the activity and selectivity of metal catalysts. Chiral Lewis bases, generally multidentate, confer chirality on a catalyst, enabling asymmetric catalysis, which is useful for the production of pharmaceuticals. The industrial synthesis of the anti hypertension drug mibefradil uses a chiral Lewis base (R MeOBIPHEP), for example.
Тарих
Бұл ұғымды химиялық байланыстарды зерттеген Гилберт Н. Льюис қалыптастырған. 1923 жылы Льюис: "Қышқыл зат – басқа молекуладан электрон жұбын алып, өзінің бір атомының тұрақты тобын толықтыра алатын зат" деп жазды. Осы жылы Брёнстед-Лоури қышқыл-негіз теориясы жарияланды. Екі теория да ерекше, бірақ бір-бірін толықтырады. Льюис негізі Брёнстед-Лоури негізі болып табылады, бірақ Льюис қышқылы Брёнстед-Лоури қышқылы болуы міндетті емес. 1963 жылы қатты және жұмсақ қышқылдар мен негіздерге жіктеу (HSAB теориясы) жасалды. Льюис қышқыл-негіздік өзара әрекеттесудің күші, аддуктың түзілуінің стандартты энталпиясымен өлшенгенде, Драго-Уэйланд екі параметрлік теңдеуі арқылы болжамдалады.
The concept originated with Gilbert N. Lewis who studied chemical bonding. In 1923, Lewis wrote An acid substance is one which can employ an electron lone pair from another molecule in completing the stable group of one of its own atoms. The Brønsted–Lowry acid–base theory was published in the same year. The two theories are distinct but complementary. A Lewis base is also a Brønsted–Lowry base, but a Lewis acid does not need to be a Brønsted–Lowry acid. The classification into hard and soft acids and bases (HSAB theory) followed in 1963. The strength of Lewis acid base interactions, as measured by the standard enthalpy of formation of an adduct can be predicted by the Drago–Wayland two parameter equation.
Льюис теориясының қайта тұжырымдалуы
1916 жылы Льюис екі атомның электрондар жұбын бөлісу арқылы химиялық байланыста ұсталатынын айтқан. Егер әрбір атом байланысқа бір электроннан үлестірсе, онда бұл ковалентті байланыс деп аталады. Екі электрон да бір атомнан келсе, онда ол дативті ковалентті байланыс немесе координациялық байланыс деп аталады. Бұл айырмашылық толыққанды анық емес. Мысалы, аммиак пен сутектен аммоний ионының түзілуі кезінде аммиак молекуласы протонға электрон жұбын сыйлайды; түзілген аммоний ионында электронның бастапқы белгісі жоғалады. Дегенмен, Льюис электрон жұбын донорға айналдыратынды негіз, ал электрон жұбын қабылдаушыны қышқыл деп жіктеуді ұсынды. Льюис қышқылының заманауи анықтамасы – төмен энергиялы бос атомдық немесе молекулалық орбитасы бар атомдық немесе молекулалық түр. Бұл ең төменгі энергиялы молекулалық орбитал (LUMO) электрон жұбын қабылдай алады.
Lewis had suggested in 1916 that two atoms are held together in a chemical bond by sharing a pair of electrons. When each atom contributed one electron to the bond, it was called a covalent bond. When both electrons come from one of the atoms, it was called a dative covalent bond or coordinate bond. The distinction is not very clear cut. For example, in the formation of an ammonium ion from ammonia and hydrogen the ammonia molecule donates a pair of electrons to the proton; the identity of the electrons is lost in the ammonium ion that is formed. Nevertheless, Lewis suggested that an electron pair donor be classified as a base and an electron pair acceptor be classified as acid. A more modern definition of a Lewis acid is an atomic or molecular species with a localized empty atomic or molecular orbital of low energy. This lowest energy molecular orbital (LUMO) can accommodate a pair of electrons.
Бронстед-Лоури теориясымен салыстыру
Льюис негізі көбінесе Брёнстед-Лоури негізі болып табылады, себебі ол H⁺ ионына электрон жұбын донор ретінде бере алады; 2,6-ди-т-бутилпиридин HCl-мен гидрохлорид тұзын түзет, бірақ BF₃-пен реакцияға түспейді. Бұл мысал, кең көлемді 2,6-ди-т-бутилпиридин мен кішкентай протон арасындағы өзара әрекеттесудің күшін анықтауда электрондық конфигурация факторларымен қатар стериктік факторлар да маңызды рөл атқаратынын көрсетеді.
A Lewis base is often a Brønsted–Lowry base as it can donate a pair of electrons to H+; 2,6 di t butylpyridine reacts to form the hydrochloride salt with HCl but does not react with BF3. This example demonstrates that steric factors, in addition to electron configuration factors, play a role in determining the strength of the interaction between the bulky di t butylpyridine and tiny proton.