S8.3 酸・塩基の硬さ・軟らかさ:HSAB 則 ブレンステッド酸塩基反応が

S8.3
酸・塩基の硬さ・軟らかさ:HSAB 則
ブレンステッド酸塩基反応がプロトン移動であり,塩基性度がプロトンへの
電子対供与能として定義できるのに対して,ルイス塩基としての塩基性度は相
手になるルイス酸の種類によって変動するために定量化できない.
例えば,ハロゲン化物イオンのブレンステッド塩基性は H+に対する塩基性と
して F– > Cl– > Br– > I– であるが,Ag+ に対するルイス塩基性は逆に I–> Br– > Cl– >
F– となる.BF3 は PH3 よりも NH3 と安定な錯体をつくるが,Ag+ は PH3 とより
安定な錯体をつくる.このようにルイス酸性度と塩基性度は一つの尺度で表す
ことが難しい.
R.G. Pearson はルイス酸と塩基を軟らかい酸塩基と硬い酸塩基に分類し,定性
的に
軟らかい酸は軟らかい塩基と結合しやすく,硬い酸は硬い塩基と結合し
やすい ことを指摘した.この考え方を HSAB 則あるいは HSAB 原理(hard and
soft acids and bases principle)という.
硬い酸塩基の一般的特徴は,中心原子が小さく,電気陰性度が大きく,分極
率が小さく,高い電荷密度をもっていることであり,軟らかい酸塩基は逆の性
質をもっている.分子軌道の観点からみると,硬い酸の LUMO は高く硬い塩基
の HOMO は低いので両者の軌道相互作用は小さいが,それぞれ正と負の電荷密
度が高いので大きな静電相互作用をもつ.すなわち,硬い酸と塩基の反応は電
荷制御であるといえる.一方,軟らかい酸と塩基の LUMO と HOMO の差は比
較的小さく軌道相互作用が大きくなるので,これらの反応は軌道制御であると
いえる.
ルイス酸と塩基の HSAB 則による分類
硬い
酸
塩基
中間
軟らかい
2+
BF3, B(OH)3, CO2, SO3, BR3, SO2, Zn , B2H6, キノン, Ag+, Hg+, Hg2+,
H+, Li+, Mg2+, Al3+, Fe3+, Fe2+, NO+, R3C+
M0 ( 金 属 ), HO+, RO+, RS+,
RCO+
RSe+, Br+, I+, CH3+, RCH2+
NH3, RNH2, H2O, ROH, PhNH2, N3–, Br–, R3 P, (RO)3 P, RSH, H–, R–,
OH–, O2–, RO–, F–, Cl–, SO32–,ピリジン
RCO2–, SO42–, CO3–, NO2–
SCN–, CN–, S2–, RS–, S2O32–, I–