Nukleofilas
Nukleofilas - tai rūšis, kuri atiduoda elektronų porą elektrofilui, kad reakcijos metu susidarytų cheminis ryšys. Visos molekulės ar jonai, turintys laisvą elektronų porą, gali būti nukleofilai. Ši elektronų pora vadinama vieniša pora. Kadangi nukleofilai atiduoda elektronus, jie atitinka Lewiso bazių apibrėžtį.
Nukleofilinis apibūdina nukleofilo trauką prie branduolių. Nukleofiliškumas, kartais vadinamas nukleofilo stiprumu, reiškia medžiagos nukleofilinį pobūdį ir dažnai naudojamas atomų traukos palyginimui.
Neutralios nukleofilinės reakcijos su tirpikliais, tokiais kaip alkoholiai ir vanduo, vadinamos "solvolize". Nukleofilai gali dalyvauti nukleofilinio pakeitimo reakcijose. Šiose reakcijose nukleofilą pritraukia visiškas arba dalinis teigiamas krūvis.
Istorija
Nukleofilo ir elektrofilo terminus 1929 m. įvedė Kristoferis Kelkas Ingoldas, pakeitęs 1925 m. A. J. Lapvorto pasiūlytus katijonoido ir anijonoido terminus.
Žodis "nukleofilas" kilęs iš žodžio "nucleus" ir graikiško žodžio "φιλος" - "philos", reiškiančio meilę.
Savybės
Apskritai, kuo vienoje periodinės lentelės eilutėje jonas yra baziškesnis (kuo didesnė konjuguotosios rūgšties pKa), tuo jis yra reaktyvesnis kaip nukleofilas. Konkrečioje grupėje nustatant nukleofiliškumą svarbesnis yra poliarizuotumas. Kitaip tariant, kuo lengviau iškreipti elektronų debesį aplink atomą ar molekulę, tuo lengviau ji reaguoja. Pavyzdžiui, jodido jonas (I−) yra labiau nukleofilinis nei fluorido jonas (F−).
Nukleofilų tipai
Nukleofilų pavyzdžiai yra anijonai, pavyzdžiui, Cl−, arba junginys su vienišų elektronų pora, pavyzdžiui, NH3 (amoniakas).
Toliau pateiktame pavyzdyje hidroksido jono deguonis atiduoda elektronų porą ir susijungia su bromopropano molekulės gale esančia anglimi. Tada ryšys tarp anglies ir bromo heterolitiškai dalijasi, o bromo atomas priima dovanotą elektroną ir tampa bromido jonu (Br−). Tai yra NS2 reakcija, vykstanti atgalinės atakos būdu. Tai reiškia, kad hidroksido jonas atakuoja anglies atomą iš kitos pusės, tiksliai priešais bromo joną. Dėl šios atgalinės atakos NS2 reakcijos metu elektrofilo konfigūracija pasikeičia į priešingą pusę. Jei elektrofilas yra chiralinis, jis paprastai išlaiko savo chiralumą, nors NS2 produkto konfigūracija yra apversta, palyginti su pradinio elektrofilo konfigūracija (Valdeno inversija).
Ambidentinis nukleofilas - tai toks nukleofilas, kuris gali atakuoti iš dviejų ar daugiau vietų, todėl susidaro du ar daugiau produktų. Pavyzdžiui, tiocianato jonas (SCN−) gali atakuoti iš S arba N. Dėl šios priežasties NS2 reakcijos metu alkilo halogenidas su SCN− dažnai susidaro RSCN (alkilo tiocianato) ir RNCS (alkilo izotiocianato) mišinys. Panašūs mišiniai susidaro ir Kolbe's nitrilo sintezės metu.
Anglies nukleofilai
Alkilo metalų halogenidai yra anglies nukleofilai, randami Grignardo reakcijoje, Blaise'o reakcijoje, Reformatskio reakcijoje ir Barbjė reakcijoje, organolito reagentai ir galinio alkino anijonai.
Enolai taip pat yra anglies nukleofilai. Enolio susidarymą katalizuoja rūgštis arba bazė. Enolai yra ambidentiniai nukleofilai, bet dažniausiai nukleofiliniai anglies atome, esančiame šalia anglies atomo, turinčio dvigubą jungtį (alfa anglies atomo). Enoliai dažniausiai naudojami kondensacijos reakcijose, įskaitant Klaizeno kondensacijos ir aldolio kondensacijos reakcijas.
Deguonies nukleofilai
Deguonies nukleofilų pavyzdžiai yra vanduo (2HO), hidroksido anijonas, alkoholiai, alkoksido anijonai, vandenilio peroksidas ir karboksilato anijonai.
Sieros nukleofilai
Iš sieros nukleofilų dažniausiai naudojami vandenilio sulfidas ir jo druskos, tioliai (RSH), tiolato anijonai (RS−), tiolkarboksirūgščių anijonai (RC(O)-S−) ir ditiokarbonatų (RO-C(S)-S−) bei ditiokarbamatų (2RN-C(S)-S)− anijonai.
Apskritai siera yra labai nukleofiliška, nes yra didelė, todėl lengvai poliarizuojasi, o jos vienišos elektronų poros yra lengvai pasiekiamos.
Azoto nukleofilai
Azoto nukleofilai yra amoniakas, azidas, aminai ir nitritai.
Susiję puslapiai
- Elektrofilai
- Lewis bazė
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra nukleofilas?
Atsakymas: Nukleofilas - tai rūšis, kuri atiduoda elektronų porą elektrofilui, kad reakcijos metu susidarytų cheminis ryšys.
K: Kokios molekulės ar jonai gali būti nukleofilai?
A: Visos molekulės ar jonai, turintys laisvą elektronų porą, gali būti nukleofilai.
K: Kaip vadinama elektronų pora, kurią atiduoda nukleofilai?
Atsakymas: Elektronų pora vadinama vieniša pora.
K: Kokiai kategorijai priskiriami nukleofilai?
A: Nukleofilai priklauso Lewiso bazių kategorijai, nes jie atiduoda elektronus.
K: Ką apibūdina terminas "nukleofilinis"?
A: Terminas "nukleofilinis" apibūdina nukleofilo trauką prie branduolių.
K: Ką reiškia terminas "nukleofiliškumas"?
A: Terminas "nukleofiliškumas" reiškia medžiagos nukleofiliškumą ir dažnai vartojamas atomų traukos palyginimui.
K: Kas yra "solvolizės" reakcijos?
A: Neutralios nukleofilinės reakcijos su tirpikliais, tokiais kaip alkoholiai ir vanduo, vadinamos "solvolize".
