Nukleofil

Nukleofili su molekule ili funkcijske grupe koje imaju višak elektrona i u odgovarajućim uvjetima imaju sklonost da budu donori elektrona drugom atomu.

Nukleofili su sve baze, kao i molekule koji ne ispoljavaju nikakve bazne osobine već imaju samo „obični“ višak elektrona. Pojam nukleofil je širi od pojma baza.

Za razliku od baza, koje se mogu rangirati prema „jačini“, nukleofili se dijele na tvrde i mehke.

Tvrdi nukleofili su male molekule, sa veoma koncentriranim „centrom nukleofilstva“ - tj. sa jednim konkrektnim mjestom u molekuli koje ima višak elektrona. Primjeri tvrdih nukleofila su: OH^-, F^-, NH₃.

Mehki nukleofili su, nasuprot tome, velika molekule, sa širokim „centrom nukleofilstva“ - to jest sa nedostatkom jednog konkrektnog mjesta u molekuli koje ima višak elektrona. Primjeri mekih molekula su: I^-, CN^-, benzen C₆H₆.

Nukleofilnost

Nukleofilnosti je snaga nukleofilnih oblika. To je koncept hemijske kinetike, kojim se upoređuje mjerenje konstantne stope. Uticaj nukleofilnosti na opterećenje, zavisi od baznosti, polarizabilnosti i prostornih prepreka nukleofila i prirode rastvarača. Intuitivno, općenito, nukleofilnost se povećava sa negativnim nabojem, polarizabilnosti i baznosti i smanjenim prostornim preprekama, a smanjuje s povećanjem rastvorljivosti (najbolji je polarni deprotonizirani rastvarač).

Neki primjeri su –

• Efekt opterećenja:

HO^-H₂O;

NH₂^-NH₃

• Efekt baznosti:

NH₃ > H₂O;

NH₂^- > HO^-;

CH₃S^- > Cl^-

Vidljivo je da u ovim primjerima da se nukleofilnosti smanjuje na desnoj strani periodnog sistema.

• Utjecaj polarizabilnosti i rastvarača:

I^- > Br^- > Cl^-

Anion jodida sa gomila u "elektronski oblak" koji je više polariziran. Hloridni anion je bolje rastvorljiv od otapala.

• Efekat polarizabilnosti i veličine nukleofilnih atoma, jasno se uočavaju u neutralnim vrstama, gdje učinak rastvaralča nije toliko važan kao u teškim opterećenjima:

PH₃ > NH₃; H₂Se > H₂S > H₂O

Ovaj primjer povećane nukleofilnosti slijedi niz periodnog sistema elemenata.

• Učinak prostornih prepreka:

CH₃O^- > (CH₃)₃CO^-

Reaktivacija

Supstitucija nukleofila

U ovim reakcijama atom ili grupa zamjenjuju podlogu nukleofila. Naprimjer, reakcija je IM sa hidroksidnim iono alkilhalida:

Adicija nukleofila

Nukleofil se dodaje na elektrofilne grupe. Naprimjer, reakcija Grignardovog reagensa u ketonima:

Primjeri

Nukleofili ugljika

Ugljični nukleofili su organometalni reagensi kao što su Grignardovi reagensi ili reagens organolitija. Oni su uglavnom ugljikovi anioni.

Nukleofili kisika

Kisikovi nukleofili su voda i alkoholi. Kada djeluju kao rastvarači u supstituciji nukleofila,proces se zove solvolizna reakcija (hidroliza i alkoholiza). Takcvi su njihovi anioni, kao što su hidroksid (^–OH) i alkoksidne soli karboksilne kiseline.

Nukleofili dušika

Nukleofili dušika su amonijak (NH₃) i amini.

Nukleofili sumpora

U ovu kategoriju spadaju vodikov sulfidni anion (HS^–), tioli (R-SH), tiolati (R-S^–) i sulfidi (R-S-R).

Primjeri nukleofila i elektrofila

Tip	Nukleofili	Elektrofili
Ioni	Anioni : ugljika, halogena, HO−, RO−, HS−, RS−, CN−	Kationi : ugljika, H+, Br+, Al3+
Molekule	Sa dvostrukim neobavezujućim NH 3, aminom, ROH, RSH, H 2O	Sa slobodnim elektronima BF3, AlCl3
	Sa lijazonima π koji ispoljavaji povećanu gustinu elektrona	Lahko se disociraju heterolitskim: dihalogeni.

Također pogledajte

• Elektrofil
• Kiselina
• Baza