有机化学概论
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1.7 有机化学中的酸碱理论

有机化学中的酸碱理论是理解有机反应的最基本的概念之一,目前广泛应用于有机化学的是布朗斯特-劳里酸碱质子理论和路易斯酸碱电子理论。

1.7.1 布朗斯特-劳里酸碱质子理论

布朗斯特认为,凡是能释放出质子的分子或离子都是酸;凡是能与质子结合的分子或离子均为碱。酸释放出质子后生成碱,这个碱称为共轭碱;碱接受质子后生成酸,这个酸称为共轭酸。酸碱质子理论体现了酸碱两者相互转化、相互依存的关系。例如:

在共轭酸碱中,一种酸的酸性愈强,其共轭碱的碱性就愈弱;同理,一种碱的碱性愈强,其共轭酸的酸性就愈弱。酸碱反应中平衡总是有利于生成较弱的酸和较弱的碱。

酸的强度,通常用酸在水中的解离平衡常数Ka或其负对数pKa表示,Ka越大或pKa越小,酸性越强。碱的强度则用碱在水中的解离平衡常数Kb或其负对数pKb表示,Kb越大或pKb越小,碱性越强。在水溶液中,酸的pKa与共轭碱的pKb之和为14。即:碱的pKb=14-共轭酸pKa

1.7.2 路易斯酸碱电子理论

路易斯认为,凡是能接受外来电子对的都叫作酸,凡是能给予电子对的都叫作碱。也就是说,酸是电子对的接受体,碱是电子对的给予体。

根据路易斯酸碱概念,缺电子的分子、原子和正离子都属于路易斯酸。如三氯化铝(AlCl3)中铝的外层有六个电子,可以接受一对电子。因此三氯化铝是路易斯酸。同样,三氯化铁也是路易斯酸,在三氯化铁(FeCl3)分子中铁原子外层也是六个电子,也能接受一对电子。路易斯碱是能给出孤对电子的分子或离子,如NH3、RSH、ROH、X、HO、RO等都是路易斯碱。

路易斯酸能接受外来电子对,因此它具有亲电性,在反应中有亲近另一分子负电荷中心的倾向,所以又叫作亲电试剂;路易斯碱能给予电子对,因而它具有亲核性,在反应时有亲近另一分子正电荷中心的倾向,叫作亲核试剂。

有机化学中,常常把一个有机反应的发生,归因于两个分子或离子不同电性部分(亲电部分和亲核部分)相互作用的结果。所以路易斯酸碱及亲电、亲核的概念,是学习有机化学必须掌握的基本概念。有机化学反应的学习过程中要经常通过亲电、亲核的概念来理解反应,还要会用亲电、亲核的概念来判断反应有可能生成什么样的产物。