Électrophiles

Rappelons que dans une réaction de substitution nucléophile, un nucléophile donne ses électrons à un électrophile.

Les électrophiles sont des réactifs à la recherche d’électrons, neutres ou chargés positivement, contenant une orbitale atomique vide ou une orbitale antiliante de faible énergie.

Un électrophile positif, comme le proton – avec une orbitale 1s vacante et de faible énergie – est très réactif. Par conséquent, un nucléophile comme l’ion hydroxyde attaque le proton, neutralisant la charge et formant de l’eau.

Un autre électrophile positif – le carbocation – a une orbitale p vacante, ce qui le rend réactif à une attaque nucléophile.

Un électrophile neutre, comme le trifluorure de bore acide de Lewis, a une orbitale p vide qui peut accepter des électrons du nucléophile, formant ainsi une liaison et résultant en un complexe stable.

Dans une molécule neutre comme le chlorobutane, le centre électrophile résulte de l’effet inductif de retrait d’électrons du substituant plus électronégatif attaché à la chaîne moléculaire.

Dans un électrophile organique avec un atome électronégatif à double liaison – comme le groupe carbonyle – le dipôle de liaison C=O rend une charge positive partielle à l’atome de carbone.

Dans une réaction, le nucléophile dépose ses électrons dans l’antiliant π orbitale de l’électrophile. En conséquence, la liaison C-O π se rompt et les électrons se déplacent vers l’atome d’oxygène.

Dans un électrophile, comme HCl, qui se compose d’un atome électronégatif à liaison unique, le dipôle de la liaison σ force les électrons nucléophiles à se déplacer dans l’antiliaison HCl de plus basse énergie σ orbitale, et rompt ainsi la liaison.

Les molécules comme les halogènes, avec des liaisons σ et sans dipôles, font également de bons électrophiles. Dans le brome, par exemple, de mauvais chevauchements entre les orbitales atomiques des atomes de brome entraînent une liaison Br-Br faible.

Ainsi, un nucléophile attaque l’orbitale antiliante de plus basse énergie σ, brisant la liaison Br-Br et créant une nouvelle liaison.