Nucleofil

Termenii de nucleofil și electrofil au fost introduși de Christopher Kelk Ingold în 1929, înlocuind termenii de cationoid și anionoid propuși anterior de A. J. Lapworth în 1925.

Cuvântul nucleofil este derivat din nucleus și din cuvântul grecesc φιλος, philos pentru dragoste.

În general, în cadrul unui rând din tabelul periodic, cu cât ionul este mai bazic (cu cât pK-ul _aacidului conjugat este mai mare), cu atât este mai reactiv ca nucleofil. Într-o anumită grupă, polarizabilitatea este mai importantă în determinarea nucleofilicității. Cu alte cuvinte, cu cât este mai ușor de distorsionat norul de electroni din jurul unui atom sau al unei molecule, cu atât mai ușor va reacționa. De exemplu, ionul iodură (I⁻) este mai nucleofil decât ionul fluorură (F⁻).

Exemple de nucleofili sunt anionii, cum ar fi Cl⁻, sau un compus cu o pereche de electroni singuratici, cum ar fi NH₃ (amoniacul).

În exemplul de mai jos, oxigenul ionului de hidroxid donează o pereche de electroni pentru a se lega de carbonul de la capătul moleculei de bromopropan. Legătura dintre carbon și brom suferă apoi o fisiune heterolitică, atomul de brom luând electronul donat și devenind ionul bromură (Br⁻). Aceasta este o reacție _NS2 care are loc prin atac pe partea din spate. Aceasta înseamnă că ionul de hidroxid atacă atomul de carbon din cealaltă parte, exact din partea opusă ionului de brom. Din cauza acestui atac pe partea din spate, reacțiile _NS2 au ca rezultat o inversare a configurației electrofilului. Dacă electrofilul este chiral, acesta își păstrează de obicei chiralitatea, deși configurația produsului _NS2 este inversată față de cea a electrofilului inițial (inversiunea Walden).

Un nucleofil ambident este un nucleofil care poate ataca din două sau mai multe locuri, rezultând doi sau mai mulți produși. De exemplu, ionul tiocianat (SCN⁻) poate ataca fie dinspre S, fie dinspre N. Din acest motiv, reacția _NS2 a unei halogenuri de alchil cu SCN conduce ⁻adesea la un amestec de RSCN (un tiocianat de alchil) și RNCS (un izotiocianat de alchil). Amestecuri similare se vor produce în sinteza nitrilului Kolbe.

Nucleofile de carbon

Halogenurile metalice de alchil sunt nucleofili de carbon care se găsesc în reacția Grignard, reacția Blaise, reacția Reformatsky și reacția Barbier, reactivi de organolițiu și anioni ai unei alchene terminale.

Enolii sunt, de asemenea, nucleofili ai carbonului. Formarea unui enol este catalizată de un acid sau de o bază. Enolii sunt nucleofili ambident, dar, în general, sunt nucleofili la atomul de carbon de lângă carbonații cu dublă legătură (atomul de carbon alfa). Enolii sunt utilizați în mod obișnuit în reacțiile de condensare, inclusiv în reacțiile de condensare Claisen și de condensare aldol.

Nucleofile de oxigen

Exemple de nucleofili de oxigen sunt apa (₂HO), anionul hidroxid, alcoolii, anionii de alcoxid, peroxidul de hidrogen și anionii carboxilat.

Nucleofile de sulf

Dintre nucleofilii de sulf, cel mai des se utilizează hidrogenul sulfurat și sărurile sale, tiolii (RSH), anionii tiolatului (RS⁻), anionii acizilor tiolcarboxilici (RC(O)-S⁻) și anionii ditiocarbonaților (RO-C(S)-S⁻) și ai ditiocarbaților (₂RN-C(S)-S). ⁻

În general, sulful este foarte nucleofil datorită dimensiunii sale mari, care îl face ușor polarizabil, iar perechile sale de electroni solitari sunt ușor accesibile.

Nucleofile de azot

Nucleofilii de azot includ amoniacul, azidele, aminele și nitriții.

• Electrofil
• Baza Lewis