6.2
תגובות כימיות אורגניות רבות מתרחשות בתנאים של חומצה או זרז בסיס, כולל תגובות החלפה נוקלאופיליות.
שקול תגובה פשוטה בסיס חומצה של חומצה הידרוכלורית עם הידרוקסיד נתרן. כאן, יון הידרוקסיד הוא מין עשיר באלקטרונים ומשמש כבסיס לואיס. הוא מפרק את המימן החומצי, ויוצר יוני מים וכלוריד כבסיס מצומד של HCl.
כעת, חשבו על תגובת החלפה נוקלאופילית בין כלורומתאן לנתרן הידרוקסידי. נתרן הידרוקסידי נשאר המרכיב העשיר באלקטרונים המכונה נוקלאופיל. יון הידרוקסיד הוא הבסיס המצומד של המים, שהוא חומצה חלשה עם pKa של 15.7. לפיכך, זהו בסיס מצומד חזק ונוקלאופיל חזק.
כלורומתאן, לעומת זאת, הוא אלקיל הליד ראשוני. כאן הרכיב חסר האלקטרונים מקביל לחומצה לואיס ונקרא אלקטרופיל.
בדומה לתגובת חומצה-בסיס, יון ההידרוקסיד מגיב עם האלקטרופיל על ידי תרומת זוג האלקטרונים הבודד שלו ויצירת קשר חדש עם הפחמן.
במקביל, הקשר בין הכלוריד, הנקרא הקבוצה העוזבת, לבין הפחמן נשבר, והיון הכלוריד עוזב, ולוקח איתו את שני האלקטרונים.
עם זאת, החלפה נוקלאופילית יכולה להתקדם גם בדרך אחרת. שקול את התגובה בין 2-bromo-2-methylpropane, מצע שלישוני, ומים, שם הוא מתפקד כמו גם נוקלאופיל. תגובה שבה ממס מתנהג כנוקלאופיל ידועה בשם סולבוליזה.
עם היינון בממס הקוטבי, הקשר בין המצע השלישוני לקבוצה העוזבת נשבר ראשון. הקבוצה העוזבת לוקחת את שני האלקטרונים מהקשר ויוצרת קרבוקטיון מיוצב.
מים, בעלי שני זוגות בודדים, משמשים כנוקלאופילים ותורמים זוג אלקטרונים אחד לקרבוקטיון האלקטרופילי היוצר מין אוקסוניום. לאחר deprotonation, 2-methylpropan-2-ol נוצר.
אבל מה מכתיב את מנגנון התגובה? כפי שמוצג בשיעורים מאוחרים יותר, מנגנון ההחלפה הנוקלאופילית מושפע מטבעו של המצע, ומותיר את הקבוצה, הנוקלאופילים, האלקטרופילים והקוטביות הממסית.
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.