Nucleófilo

Os termos nucleófilo e eletrofilo foram introduzidos por Christopher Kelk Ingold em 1929, substituindo os termos catióide e anionóide propostos anteriormente por A. J. Lapworth em 1925.

A palavra nucleófila deriva do núcleo e a palavra grega φιλος, filosofia para o amor.

Em geral, dentro de uma fila na tabela periódica, quanto mais básico o íon (quanto maior a pKa do ácido conjugado), mais reativo ele é como um nucleófilo. Em um determinado grupo, a polarizabilidade é mais importante na determinação da nucleofilicidade. Em outras palavras, quanto mais fácil for distorcer a nuvem de elétrons ao redor de um átomo ou molécula, mais rapidamente ela reagirá. Por exemplo, o íon iodeto (I-) é mais nucleofílico do que o íon flúor (F-).

Exemplos de nucleófilos são ânions como o Cl-, ou um composto com um par único de elétrons como o NH3 (amoníaco).

No exemplo abaixo, o oxigênio do íon hidróxido doa um par de elétrons para se ligar ao carbono no final da molécula de bromopropano. A ligação entre o carbono e o bromo sofre então uma fissão heterolítica, com o átomo de bromo tomando o elétron doado e tornando-se o íon brometo (Br-). Esta é uma reação_{SN2 que} ocorre através de ataque de retaguarda. Isto significa que o íon hidróxido ataca o átomo de carbono do outro lado, exatamente oposto ao íon bromo. Devido a este ataque de fundo, as reações _SN2 resultam em uma inversão da configuração do eletrofilo. Se o eletrofilo for quiral, ele normalmente mantém sua quiralidade, embora a configuração do produto _SN2 seja invertida em comparação com a do eletrofilo original (inversão Walden).

Um nucleófilo ambidente é aquele que pode atacar de dois ou mais lugares, resultando em dois ou mais produtos. Por exemplo, o íon tiocianato (SCN-) pode atacar tanto do S quanto do N. Por esta razão, a reação_SN2 de um halogeneto de alquilo com SCN- frequentemente leva a uma mistura de RSCN (um alquil tiocianato) e RNCS (um isotiocianato de alquilo). Misturas similares acontecerão na síntese do nitrilo de Kolbe.

Nucleófilos de carbono

Os halogenetos de metais alcalinos são nucleófilos de carbono encontrados na reação Grignard, reação Blaise, reação Reformatsky e reação Barbier, reagentes organolíticos e ânions de um alquino terminal.

As Enols também são nucleófilos de carbono. A formação de um enol é catalisada por ácido ou base. As Enols são nucleófilos ambidentes, mas, em geral, nucleófilos no átomo de carbono ao lado dos carbonos com dupla ligação (átomo de carbono alfa). As ensóis são comumente usadas em reações de condensação, incluindo a condensação de Claisen e as reações de condensação de aldol.

Nucleófilos de oxigênio

Exemplos de nucleófilos de oxigênio são água (H2O), ânion hidróxido, álcoois, ânions alcóxidos, peróxido de hidrogênio e ânions carboxilados.

Nucleófilos de enxofre

De nucleófilos de enxofre, sulfeto de hidrogênio e seus sais, os tióis (RSH), ânions de tiolato (RS-), ânions de ácidos tiolcarboxílicos (RC(O)-S-), e ânions de ditiocarbonatos (RO-C(S)-S-) e ditiocarbamatos (R2N-C(S)-S-) são os mais utilizados.

Em geral, o enxofre é muito nucleofílico devido a seu grande tamanho, o que o torna facilmente polarizável, e seus pares solitários de elétrons são facilmente acessíveis.

Nucleófilos de nitrogênio

Os nucleófilos de nitrogênio incluem amônia, azida, aminas e nitritos.

• Eletrofilo
• Base Lewis