Нуклеофил

История

Термините "нуклеофил" и "електрофил" са въведени от Кристофър Келк Инголд през 1929 г., като заместват термините "катионоид" и "анионоид", предложени по-рано от А. Дж.Лапуърт през 1925 г.

Думата "нуклеофил" произлиза от nucleus и гръцката дума φιλος, philos за любов.

Свойства

Като цяло, в рамките на един ред в периодичната таблица, колкото по-основен е йонът (колкото по-висока е pK_a на конюгираната киселина), толкова по-реактивен е той като нуклеофил. В дадена група поляризуемостта е по-важна при определянето на нуклеофилността. С други думи, колкото по-лесно е да се изкриви електронният облак около даден атом или молекула, толкова по-лесно ще реагира той. Например йодидният йон (I⁻) е по-нуклеофилен от флуоридния йон (F⁻).

Видове нуклеофили

Примери за нуклеофили са аниони, като Cl⁻, или съединение със самотна двойка електрони, като NH₃ (амоняк).

В примера по-долу кислородът на хидроксидния йон отдава електронна двойка, за да се свърже с въглерода в края на молекулата на бромопропана. Връзката между въглерода и брома след това претърпява хетеролитично делене, като атомът на брома приема дарения електрон и се превръща в бромиден йон (Br⁻). Това е реакция _NS2, която се осъществява чрез атака от обратната страна. Това означава, че хидроксидният йон атакува въглеродния атом от другата страна, точно срещу бромния йон. Поради тази обратна атака реакциите _NS2 водят до обръщане на конфигурацията на електрофила. Ако електрофилът е хирален, той обикновено запазва своята хиралност, въпреки че конфигурацията на _NS2 продукта е обърната в сравнение с тази на оригиналния електрофил (инверсия на Валден).

Амбиентният нуклеофил е такъв, който може да атакува от две или повече места, което води до два или повече продукта. Например тиоцианатният йон (SCN⁻) може да атакува или от S, или от N. Поради тази причина реакцията _NS2 на алкил халогенид с SCN ⁻често води до смес от RSCN (алкил тиоцианат) и RNCS (алкил изотиоцианат). Подобни смеси се получават и при нитрилния синтез на Колбе.

Въглеродни нуклеофили

Алкилните метални халогениди са въглеродни нуклеофили, открити в реакциите на Гриняр, Блез, Реформатски и Барбие, органолитиеви реагенти и аниони на терминален алкин.

Енолите също са въглеродни нуклеофили. Образуването на енол се катализира от киселина или основа. Енолите са амбиентни нуклеофили, но като цяло са нуклеофилни към въглеродния атом, намиращ се в непосредствена близост до въглерода с двойна връзка (алфа въглероден атом). Енолите се използват често в реакциите на кондензация, включително реакциите на кондензация на Клайзен и кондензация на алдол.

Кислородни нуклеофили

Примери за кислородни нуклеофили са вода (₂HO), хидроксиден анион, алкохоли, алкоксидни аниони, водороден пероксид и карбоксилатни аниони.

Сярни нуклеофили

От серните нуклеофили най-често се използват сероводород и неговите соли, тиоли (RSH), тиолатни аниони (RS⁻), аниони на тиолкарбоксилни киселини (RC(O)-S⁻) и аниони на дитиокарбонати (RO-C(S)-S⁻) и дитиокарбамати (₂RN-C(S)-S). ⁻

По принцип сярата е много нуклеофилна поради големия си размер, който я прави лесно поляризуема, а самотните й двойки електрони са лесно достъпни.

Азотни нуклеофили

Азотните нуклеофили включват амоняк, азид, амини и нитрити.

Свързани страници

• Електрофил
• База Lewis