אינטראקציה בסיס חומצה לואיס ב Ph₃P-BH₃

Overview

מקור: תמרה מ. פאוורס, המחלקה לכימיה, אוניברסיטת טקסס A&M

אחת המטרות של הכימיה היא להשתמש במודלים המסבירים מגמות ומספקים תובנות על תכונות המגיבים התורמים לתגובה. חומרים סווגו כחומצות ובסיסים מאז ימי היוונים העתיקים, אך ההגדרה של חומצות ובסיסים שונתה והורחבה לאורך השנים. ¹

היוונים הקדומים היו מאפיינים חומרים לפי טעם, והגדירו חומצות כמו אלה שהיו טעימים חמוץ, כגון מיץ לימון וחומץ. המונח "חומצה" נגזר מהמונח הלטיני ל"טעימה חמוצה". הבסיסים התאפיינו ביכולתם לנטרל או לנטרל חומצות. הבסיסים הראשונים שאופיינו היו אלה של אפר משריפה, אשר היו מעורבבים עם שומנים כדי להפוך את הסבון. למעשה, המונח "אלקליין" נגזר מהמילה הערבית "צלייה". ואכן, זה כבר ידוע מאז ימי קדם כי חומצות ובסיסים ניתן לשלב כדי לתת מלח ומים.

התיאור הנפוץ הראשון של חומצה הוא זה של הכימאי השוודי, סוונטה ארניוס, אשר בשנת 1894 הגדיר חומצות כחומרים המתנתקים במים כדי לתת יונים הידרוניום, ובסיסים כחומרים אשר להתנתק במים לתת יונים הידרוקסיד. הגדרה זו מוגבלת אפוא לחומצות מימיות ומחייבת שחומצה תתרום פרוטון. ² לדוגמה, במים, HCl היא חומצה, כפי שהוא dissociates לתת יון הידרוניום (H₃O)⁺ ואת יון כלוריד. בורון טריכלוריד לא ייחשב לחומצה, כמו במים זה hydrolyzes לתת B(OH)₃ ו 3 HCl; המוצר HCl אף הוא חומצת ארניוס.

בשנת 1923, יוהנס ניקולאוס ברונסד ומרטין לאורי הגדירו באופן עצמאי חומצות ובסיסים על יכולתם לתרום ולקבל יונים מימן, או פרוטונים. כך הגיע הרעיון של זוגות מצומדים בסיס חומצה, והרחבת ההגדרה של חומצות ובסיסים בממסים שאינם מים. לדוגמה, אמוניום הוא חומצה, כפי שהוא יכול לתרום פרוטון וליצור אמוניה. אמוניה יכולה לקבל פרוטון, לתת אמוניום. לכן, אמוניה היא הבסיס ההנגדי של אמוניום. תגובה זו בסיס חומצה יכול להתרחש במים, אמוניה, או ממיסים אחרים.

סרטון זה עוסק בהגדרת הבסיס החומצי של הכימאי האמריקאי, גילברט נ. לואיס, שהגדיר גם חומצות ובסיסים בשנת 1923. אכן, זה אותו לואיס ממבנים של לואיס-דוט בכימיה כללית. גישתו אינה מתמקדת ביכולתם של חומצות ובסיסים לתרום ולקבל פרוטונים, אלא ביכולתם לקבל ולתרום זוגות אלקטרונים, בהתאמה. זה מקיף את ההגדרה Brønsted-לאורי, כמו H⁺ מקבל זוג אלקטרונים מבסיס Brønsted במהלך פרוטוניציה. עם זאת, זה מאוד מרחיב את ההגדרה של חומצה, עכשיו מקיף יונים מתכת ותרכובות הקבוצה העיקרית. כאן, אנו משווים את ³¹P NMR של תוספת בסיס חומצת לואיס Ph₃P-BH₃ כדי טריפנילפוספין חינם.

Procedure

1. הגדרת קו שלנק לסינתזה של מתחם בוראנה טריפנילפוספין

הערה: לקבלת הליך מפורט יותר, אנא עיין בסרטון "העברת קווי שלנק של ממס" בסדרת יסודות הכימיה האורגנית). בטיחות קו שלנק יש לבחון לפני ביצוע ניסוי זה. כלי זכוכית יש לבדוק עבור סדקים כוכב לפני השימוש. יש להקפיד על כך ש- O₂ ?...

Results

קומפלקס בוראנה טריפנילפוספין:

³¹ P NMR (כלורופורם-d, 500 מגה-הרץ, δ, ppm): 20.7 (כפול רחב)

טריפנילפוספין:

³¹ P NMR (כלורופורם-d, 500 מגה-הרץ, δ, ppm): -5.43

האות ³¹P NMR של מתחם בוראן טריפנילפוספין הוא במורד המגרש יחסית טריפנילפוספין חינם. זה עולה בקנה אחד עם הסרת צפיפות אלקטרונים ממרכז ...

Application and Summary

קומפלקס הבוראן טריפנילפוספין הוא דוגמה לתסביך לואיס, לפיו בסיס לואיס תורם אלקטרונים לחומצה של לואיס. למרות ש-BH₃ ו-PPh₃ לא בהכרח ייחשבו לחומצה ובסיס, בהתאמה, תוך שימוש בתיאוריות אחרות של בסיס חומצה, תיאוריית בסיס החומצה של לואיס מנבאת נכונה שהמולקולות יוצרות תוסף יציב.

References

Lesney, Today's Chemist at Work, 2003, 47-48.
Miessler, P. J. Fischer and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, Pearson, 2014.
McNulty, J.; Zhou, Y. Tetrahedron Letters, 2004, 45, 407-409.
Harman and J. C. Peters, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 5080-5082.
Anderson, J. Rittle and J. C. Peters, Nature, 2013, 501, 84-87.
Stephan, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10018-10032.
Welch, R. R. S. Juan, J. D. Masuda and D. W. Stephan, Science, 2006, 314, 1124-1126.

Skip to...