6.3
W reakcji substytucji nukleofilowej cząsteczka reagenta, która wypiera grupę opuszczającą w podłożu, nazywana jest nukleofilem.
Nukleofile są gatunkami bogatymi w elektrony i z definicji zasadami Lewisa. Atom nukleofilowy ma wysoką gęstość elektronową i przekazuje swoje elektrony do częściowo dodatniego centrum z niedoborem elektronów, tworząc w ten sposób nowe wiązanie.
Odczynniki nukleofilowe są anionowe lub obojętne. Nukleofile anionowe to jony ujemne zawierające jedną lub więcej samotnych par o równej energii, zwykle na heteroatomach. Niewiążące się samotne pary zajmują wysokoenergetyczne orbitale molekularne, co czyni je mniej stabilnymi i bardziej reaktywnymi.
Na przykład anionowy nukleofil węglowy, podobnie jak jon cyjanku, ma samotną parę zarówno na węglu, jak i azocie. Ponieważ jednak orbital sp węgla ma wyższą energię niż orbital azotu, węgiel jest centrum nukleofilowym.
Neutralne nukleofile mają jedną lub więcej niewspółdzielonych par elektronów na najwyższych zajmowanych orbitalach molekularnych, głównie heteroatomów.
Co więcej, w gatunkach takich jak alkeny, które nie mają samotnych par, obszar o wysokiej gęstości elektronów - wiązanie pi - działa jako miejsce nukleofilowe.
Obojętny nukleofil jest mniej nukleofilowy niż jego forma anionowa, ze względu na brak ładunku ujemnego.
Ogólnie rzecz biorąc, wartości pKa kwasów można wykorzystać do oceny siły ich sprzężonych zasad lub nukleofilów. W przypadku cząsteczek zawierających ten sam atom nukleofilowy, im wyższa wartość pKas ich sprzężonych kwasów, tym silniejszy będzie nukleofil.
Produkt reakcji substytucji nukleofilowej zależy od rodzaju użytego nukleofilu.
Kiedy nukleofil anionowy reaguje z substratem, utworzone wiązanie kowalencyjne neutralizuje ładunek formalny nukleofila, w wyniku czego powstaje obojętny produkt.
Dla porównania, gdy obojętny nukleofil reaguje z substratem, nukleofil zyskuje dodatni ładunek formalny. Następujący po nim etap deprotonacji kończy reakcję, w wyniku której powstaje produkt obojętny.
Słowo "nukleofil" ma grecki źródłosłów i oznacza miłośnika jąder atomowych. Nukleofile to gatunki naładowane ujemnie lub obojętne, posiadające parę el…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.