6.4
Przypomnijmy, że w reakcji substytucji nukleofilowej nukleofil przekazuje swoje elektrony elektrofilowi.
Elektrofile to odczynniki poszukujące elektronów - neutralne lub naładowane dodatnio - zawierające pusty orbital atomowy lub niskoenergetyczny orbital antywiążący.
Dodatni elektrofil, taki jak proton – z wolnym, niskoenergetycznym orbitalem 1s – jest bardzo reaktywny. W konsekwencji nukleofil, taki jak jon wodorotlenkowy, atakuje proton, neutralizując ładunek i tworząc wodę.
Inny dodatni elektrofil - karbokation - ma wolny orbital p, co czyni go reaktywnym w kierunku ataku nukleofilowego.
Obojętny elektrofil, taki jak trifluorek boru w kwasie Lewisa, ma pusty orbital p, który może przyjmować elektrony z nukleofila, tworząc w ten sposób wiązanie i tworząc stabilny kompleks.
W obojętnej cząsteczce, takiej jak chlorobutan, centrum elektrofilowe wynika z efektu indukcyjnego wycofującego elektrony bardziej elektroujemnego podstawnika przyłączonego do łańcucha molekularnego.
W organicznym elektrofilu z podwójnie wiązanym atomem elektroujemnym - takim jak grupa karbonylowa - dipol wiązania C = O oddaje częściowy ładunek dodatni atomowi węgla.
W reakcji nukleofil umieszcza swoje elektrony w π antywiążącym o niższej energii orbitalu elektrofila. W rezultacie wiązanie C–O π pęka, a elektrony przemieszczają się do atomu tlenu.
W elektrofile, takim jak HCl, który składa się z atomu elektroujemnego o pojedynczym związaniu, dipol wiązania σ zmusza elektrony nukleofilowe do przemieszczania się do niskoenergetycznego antywiązania HCl σ orbitalu, a tym samym zrywa wiązanie.
Cząsteczki takie jak halogeny, z wiązaniami σ i bez dipoli, są również dobrymi elektrofilami. Na przykład w bromie słabe nakładanie się orbitali atomowych atomów bromu powoduje słabe wiązanie Br-Br.
W ten sposób nukleofil atakuje orbital o niższej energii σ antywiążący, zrywając wiązanie Br-Br i tworząc nowe wiązanie.
W tej lekcji wyjaśniono definicję, klasyfikację i charakterystyczne cechy elektrofila, które są kluczowymi cechami reakcji podstawienia nukleofilowego…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.