Nukleofils

Vēsture

Terminus nukleofils un elektrofils 1929. gadā ieviesa Kristofers Kelks Ingolds (Christopher Kelk Ingold), aizstājot 1925. gadā A. J. Lapvorta (A. J. Lapworth) ierosinātos terminus katjonoīds un anionoīds.

Vārds nukleofils ir atvasināts no vārda nucleus un grieķu valodas vārda φιλος, philos - mīlestība.

Īpašības

Kopumā periodiskās tabulas rindā, jo jons ir bāziskāks (jo augstāks konjugētās skābes pK_a), jo aktīvāks nukleofils tas ir. Konkrētajā grupā, nosakot nukleofilitāti, lielāka nozīme ir polarizējamībai. Citiem vārdiem sakot, jo vieglāk ir izkropļot elektronu mākoni ap atomu vai molekulu, jo vieglāk tas reaģē. Piemēram, jodīda jons (I⁻) ir vairāk nukleofīls nekā fluorīda jons (F⁻).

Nukleofilu veidi

Nukleofilu piemēri ir anjoni, piemēram, Cl⁻, vai savienojumi ar vientuļo elektronu pāri, piemēram, NH₃ (amonjaks).

Tālāk dotajā piemērā hidroksīda jona skābeklis atdod elektronu pāri, lai izveidotu savienojumu ar oglekli bromopropāna molekulas galā. Pēc tam saikne starp oglekli un bromu heterolītiski sadalās, un broma atoms pārņem ziedoto elektronu un kļūst par bromīda jonu (Br⁻). Šī ir _NS2 reakcija, kas notiek ar atpakaļvirziena uzbrukumu. Tas nozīmē, ka hidroksīda jons uzbrūk oglekļa atomam no otras puses, tieši pretī broma jonam. Šī aizmugurējā uzbrukuma dēļ _NS2 reakcijas rezultātā notiek elektrofila konfigurācijas maiņa. Ja elektrofils ir hirāls, tas parasti saglabā savu hiralitāti, lai gan _NS2 produkta konfigurācija ir apgriezta salīdzinājumā ar sākotnējā elektrofila konfigurāciju (Valdena inversija).

Ambidents nukleofils ir tāds, kas var uzbrukt no divām vai vairāk vietām, radot divus vai vairāk produktus. Piemēram, tiocianāta jons (SCN⁻) var uzbrukt vai nu no S, vai no N. Šā iemesla dēļ alkilhalogenīda _NS2 reakcija ar SCN ⁻bieži noved pie RSCN (alkiltiocianāta) un RNCS (alkilizotiocianāta) maisījuma. Līdzīgi maisījumi veidojas Kolbes nitrila sintēzē.

Oglekļa nukleofili

Alkilmetālu halogenīdi ir oglekļa nukleofili, kas sastopami Grignarda reakcijā, Bleiza reakcijā, Reformatska reakcijā un Barbjē reakcijā, organolītija reaģenti un termināla alkīna anjoni.

Enoli ir arī oglekļa nukleofili. Enola veidošanos katalizē skābe vai bāze. Enoli ir divpusēji nukleofili, bet parasti tie ir nukleofili oglekļa atomā, kas atrodas blakus ogleklim ar dubultsaiti (alfa oglekļa atoms). Enolus parasti izmanto kondensācijas reakcijās, tostarp Klaisena kondensācijas un aldola kondensācijas reakcijās.

Skābekļa nukleofili

Skābekļa nukleofilu piemēri ir ūdens (₂HO), hidroksīda anjons, spirti, alkoksīda anjoni, ūdeņraža peroksīds un karboksilāta anjoni.

Sēra nukleofili

No sēra nukleofīliem visbiežāk izmanto sērūdeņraža sulfīdu un tā sāļus, tiolus (RSH), tiolātu anjonus (RS⁻), tiolkarbonskābju anjonus (RC(O)-S⁻) un ditiokarbonātu anjonus (RO-C(S)-S⁻) un ditiokarbamātus (₂RN-C(S)-S). ⁻

Kopumā sērs ir ļoti nukleofīls, jo tā lieluma dēļ tas ir viegli polarizējams, un tā elektronu vientuļie pāri ir viegli pieejami.

Slāpekļa nukleofili

Slāpekļa nukleofili ir amonjaks, azīdi, amīni un nitrīti.

Saistītās lapas

• Elektrofils
• Lewis bāze