Nukleofil

Nukleofil je druh, který v reakci odevzdává elektronový pár elektrofilu za vzniku chemické vazby. Všechny molekuly nebo ionty s volným párem elektronů mohou být nukleofily. Tento pár elektronů se nazývá osamělý pár. Protože nukleofily odevzdávají elektrony, odpovídají definici Lewisovy báze.

Nukleofilní popisuje přitažlivost nukleofilu k jádru. Nukleofilita, někdy označovaná jako síla nukleofilu, označuje nukleofilní charakter látky a často se používá k porovnání přitažlivosti atomů.

Neutrální nukleofilní reakce s rozpouštědly, jako jsou alkoholy a voda, se nazývají "solvolýza". Nukleofily se mohou účastnit nukleofilních substitučních reakcí. V těchto reakcích se nukleofil přitahuje k plnému nebo částečnému kladnému náboji.

Historie

Termíny nukleofil a elektrofil zavedl Christopher Kelk Ingold v roce 1929 a nahradil jimi termíny kationoid a anionoid, které dříve navrhl A. J. Lapworth v roce 1925.

Slovo nukleofil je odvozeno od slova nucleus a řeckého slova φιλος, philos jako láska.

Vlastnosti

Obecně platí, že čím je ion v rámci jedné řady periodické tabulky bazičtější (čím vyšší je pKa konjugované kyseliny), tím je reaktivnější jako nukleofil. V dané skupině je pro určení nukleofility důležitější polarizovatelnost. Jinými slovy, čím snadněji lze narušit elektronový oblak kolem atomu nebo molekuly, tím ochotněji bude reagovat. Například jodidový ion (I) je nukleofilnější než fluoridový ion (F).

Typy nukleofilů

Příkladem nukleofilů jsou anionty, například Cl, nebo sloučeniny s osamělým párem elektronů, například NH3 (amoniak).

V níže uvedeném příkladu kyslík hydroxidového iontu daruje elektronový pár pro vazbu s uhlíkem na konci molekuly brompropanu. Vazba mezi uhlíkem a bromem pak projde heterolytickým štěpením, přičemž atom bromu přijme darovaný elektron a stane se bromidovým iontem (Br). Jedná se o NS2 reakci, ke které dochází zpětným útokem. To znamená, že hydroxidový iont útočí na atom uhlíku z druhé strany, přesně naproti bromovému iontu. Díky tomuto backside útoku dochází při reakcích NS2 k obrácení konfigurace elektrofilu. Pokud je elektrofil chirální, obvykle si zachovává svou chiralitu, ačkoli konfigurace produktu NS2 je převrácená ve srovnání s konfigurací původního elektrofilu (Waldenova inverze).

Displacement of bromine by a hydroxide

Ambidentní nukleofil je nukleofil, který může útočit ze dvou nebo více míst, což vede ke dvěma nebo více produktům. Například thiokyanatanový iont (SCN) může útočit buď z místa S, nebo z místa N. Z tohoto důvodu reakce NS2 alkylhalogenidu s SCN často vede ke směsi RSCN (alkylthiokyanatanu) a RNCS (alkylisothiokyanatanu). K podobným směsím dochází i při Kolbeho nitrilové syntéze.

Uhlíkové nukleofily

Alkylhalogenidy kovů jsou nukleofily uhlíku, které se vyskytují v Grignardově reakci, Blaiseho reakci, Reformatského reakci a Barbierově reakci, organolithiová činidla a anionty terminálního alkynu.

Enoly jsou také nukleofily uhlíku. Vznik enolu je katalyzován kyselinou nebo zásadou. Enoly jsou ambidentní nukleofily, ale obecně jsou nukleofilní na atomu uhlíku vedle uhlíků s dvojnou vazbou (alfa atom uhlíku). Enoly se běžně používají v kondenzačních reakcích, včetně Claisenovy kondenzace a aldolové kondenzační reakce.

Kyslíkové nukleofily

Příklady nukleofilů kyslíku jsou voda (2HO), hydroxidový aniont, alkoholy, alkoxidové anionty, peroxid vodíku a karboxylátové anionty.

Nukleofily síry

Ze sirných nukleofilů se nejčastěji používá sirovodík a jeho soli, thioly (RSH), thiolátové anionty (RS), anionty thiolkarboxylových kyselin (RC(O)-S) a anionty dithiokarbonátů (RO-C(S)-S) a dithiokarbamátů (2RN-C(S)-S).

Obecně je síra velmi nukleofilní, protože je díky své velikosti snadno polarizovatelná a její osamělé páry elektronů jsou snadno přístupné.

Nukleofily dusíku

Mezi dusíkaté nukleofily patří amoniak, azid, aminy a dusitany.

Související stránky

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to nukleofil?


Odpověď: Nukleofil je druh, který v reakci odevzdává elektronový pár elektrofilu za vzniku chemické vazby.

Otázka: Které typy molekul nebo iontů mohou být nukleofily?


Odpověď: Všechny molekuly nebo ionty s volným párem elektronů mohou být nukleofily.

Otázka: Jak se nazývá dvojice elektronů, které nukleofily odevzdávají?


Odpověď: Dvojice elektronů se nazývá osamělý pár.

Otázka: Do jaké kategorie patří nukleofily?


Odpověď: Nukleofily patří do kategorie Lewisových bází, protože odevzdávají elektrony.

Otázka: Co označuje pojem "nukleofilní"?


Odpověď: Termín "nukleofilní" popisuje přitažlivost nukleofilu k jádrům.

Otázka: Co označuje pojem "nukleofilita"?


Odpověď: Termín "nukleofilita" označuje nukleofilní charakter látky a často se používá k porovnání přitažlivosti atomů.

Otázka: Co jsou to reakce "solvolýzy"?


Odpověď: Neutrální nukleofilní reakce s rozpouštědly, jako jsou alkoholy a voda, se nazývají "solvolýza".

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3