Lewis酸主要有哪些?

Lewis酸是化学里一类能接受电子对的物质,中心原子常带有空轨道或正电荷,容易吸引其他分子的电子对。这类物质在催化、合成反应里十分常见,从金属盐到非金属化合物,种类不少。

最典型的Lewis酸要数金属卤化物,比如三氯化铝AlCl₃。铝原子只有三个价电子,和氯形成三个共价键后,还有个空p轨道能装下电子对。傅克烷基化反应里,它是核心催化剂——先和卤代烃结合,把氯原子“拉”过来,让烃基变成碳正离子,才能和苯环反应。还有三氯化铁FeCl₃,铁离子带三个正电,像块“磁铁”吸电子。芳烃溴代时,它能和溴分子结合,让溴分成溴正离子和FeCl₃Br⁻,溴正离子更易进攻苯环。

缺电子的非金属化合物也属于Lewis酸。比如三氟化硼BF₃,硼原子只有三个价电子,和氟形成三个键后还是“缺电子”,空轨道等着接纳电子。它常和乙醚形成稳定络合物,在醚化反应里帮着激活反应物。还有三氯化硼BCl₃,性质和BF₃差不多,也是有机合成里的“常客”。

低价金属的卤化物同样是Lewis酸。比如四氯化钛TiCl₄,钛是+4价,d轨道空着,能接受电子对。齐格勒-纳塔催化剂里,它和烷基铝搭档,能让乙烯分子乖乖排成链,生成聚乙烯。还有二氯化锌ZnCl₂,锌是+2价,空轨道能“抓”电子。制备氯乙烷时,它和乙醇反应,把羟基变成易离去的基团,让氯原子取而代之。

有些非金属氧化物也是Lewis酸。比如三氧化硫SO₃,硫原子的d轨道是空的,能接受电子对。它和水反应生成硫酸,就是先“拿”了水分子里氧的电子对,再一步步形成硫酸分子。氯化锡SnCl₄也是如此,锡的d轨道空着,常用在酯化反应里加速反应。

这些Lewis酸结构不同,却都因能接受电子对的特性,在化学反应里扮演着关键角色——从实验室的有机合成到工业上的聚合物生产,它们的身影处不在。

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