Nukleofil

História

Termíny nukleofil a elektrofil zaviedol Christopher Kelk Ingold v roku 1929, čím nahradil termíny katión a anionoid, ktoré predtým navrhol A. J. Lapworth v roku 1925.

Slovo nukleofil je odvodené od slova nucleus a gréckeho slova φιλος, philos ako láska.

Vlastnosti

Vo všeobecnosti platí, že čím je ión v rámci jedného radu periodickej tabuľky zásaditejší (čím je pK_a konjugovanej kyseliny vyššia), tým je ako nukleofil reaktívnejší. V danej skupine je pri určovaní nukleofilnosti dôležitejšia polarizovateľnosť. Inými slovami, čím ľahšie sa naruší elektrónový oblak okolo atómu alebo molekuly, tým ľahšie bude reagovať. Napríklad jodidový ión (I⁻) je nukleofilnejší ako fluoridový ión (F⁻).

Typy nukleofilov

Príkladom nukleofilov sú anióny, ako napríklad Cl⁻, alebo zlúčeniny s osamelým párom elektrónov, ako napríklad NH₃ (amoniak).

V nasledujúcom príklade kyslík hydroxidového iónu daruje elektrónový pár na väzbu s uhlíkom na konci molekuly brómpropánu. Väzba medzi uhlíkom a brómom potom prechádza heterolytickým štiepením, pričom atóm brómu prijíma darovaný elektrón a stáva sa bromidovým iónom (Br⁻). Ide o _NS2 reakciu, ktorá prebieha spätným útokom. To znamená, že hydroxidový ión útočí na atóm uhlíka z druhej strany, presne oproti brómovému iónu. V dôsledku tohto spätného útoku dochádza pri reakciách _NS2 k zmene konfigurácie elektrofilu. Ak je elektrofil chirálny, zvyčajne si zachováva svoju chiralitu, hoci konfigurácia produktu _NS2 je v porovnaní s pôvodným elektrofilom prevrátená (Waldenova inverzia).

Ambidentný nukleofil je nukleofil, ktorý môže útočiť z dvoch alebo viacerých miest, čo vedie k vzniku dvoch alebo viacerých produktov. Napríklad tiokyanatanový ión (SCN⁻) môže útočiť buď z S, alebo z N. Z tohto dôvodu reakcia _NS2 alkylhalogenidu s SCN ⁻často vedie k zmesi RSCN (alkyltiokyanát) a RNCS (alkylizotiokyanát). K podobným zmesiam dochádza aj pri Kolbeho nitrilovej syntéze.

Uhlíkové nukleofily

Alkylhalogenidy kovov sú uhlíkové nukleofily, ktoré sa nachádzajú v Grignardovej reakcii, Blaiseho reakcii, Reformatského reakcii a Barbierovej reakcii, organolítiové činidlá a anióny terminálneho alkynu.

Enoly sú tiež uhlíkové nukleofily. Vznik enolu je katalyzovaný kyselinou alebo zásadou. Enoly sú ambidentné nukleofily, ale vo všeobecnosti sú nukleofilné na atóme uhlíka vedľa uhlíkov s dvojitou väzbou (alfa atóm uhlíka). Enoly sa bežne používajú v kondenzačných reakciách vrátane Claisenovej kondenzácie a aldolovej kondenzačnej reakcie.

Kyslíkové nukleofily

Príkladmi nukleofilov kyslíka sú voda (₂HO), hydroxidový anión, alkoholy, alkoxidové anióny, peroxid vodíka a karboxylátové anióny.

Sírové nukleofily

Zo sírnych nukleofilov sa najčastejšie používajú sírovodík a jeho soli, tioly (RSH), tiolátové anióny (RS⁻), anióny tiolkarboxylových kyselín (RC(O)-S⁻) a anióny ditiokarbonátov (RO-C(S)-S⁻) a ditiokarbamátov (₂RN-C(S)-S). ⁻

Síra je vo všeobecnosti veľmi nukleofilná, pretože má veľké rozmery, vďaka ktorým je ľahko polarizovateľná, a jej osamelé elektrónové páry sú ľahko prístupné.

Nukleofily dusíka

Medzi dusíkové nukleofily patria amoniak, azid, amíny a dusitany.

Súvisiace stránky

• Elektrofil
• Základňa Lewis