Nucleofili: informazioni generali
Un nucleofilo è semplicemente un donatore di una coppia di elettroni. Ricordiamo che un donatore di una coppi di elettroni è una base di Lewis. Qualsiasi reagente con un paio di elettroni, può comportarsi come un nucleofilo. Comunque i migliori nucleofili si prendono cura di essere anioni più tosto che specie neutrale. La nucleofilicità è una misura di quanto veloce una base di Lewis sposta un gruppo uscente.
Nucleofilicità relativa di nucleofili relativi(in Metanolo) |
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Classificazione dei reattivi Molto buoni Buoni Discreti Deboli Molto deboli |
Nucleofili Ioduro (I-), Idrogeno Solfuro (HS-), Achil Solfuro (RS-) Bromuro (Br-), Idrossido (OH-), Alcolato (RO-), Cianuro (CN-), Azide (N3-) Ammoniaca (NH3), Cloruro (Cl-), Floruro (F-), Carbossilato (RCO2-) Acqua (H2O), Alcoli (ROH) Acido Carbossilico (RCO2H) |
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Correlazione tra basicità e nucleofilicità |
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Quando gli atomi del nucleofilo di due reagenti sono nello
stesso periodo della tavola periodica, la nucleofilicità relativa
ai reagenti è riferita direttamente alla basicità relativa
dei due reagenti. Per esempio, F e O sono nello stesso periodo della tavola
periodica, perciò noi possiamo usare basicità per determinare
se il metosside (CH3O -) o fluoruro (F -) è un nucleofilo più
forte. Le tavole delle costanti di dissociazione di acidi (Ka) sono estesamente
disponibili. Il Ka, valore per gli acidi coniugati dei nucleofili è
10-5 per HF e 10-16 per CH3OH. Questi corrispondono
al pKa di 5 per HF e 16 per CH3OH. Valori del pKa più bassi indicano
acidi più forti che hanno basi coniugati e deboli e, valori del
pKa più alti indicano acidi più deboli, che hanno basi coniugate
più forti. Perciò, noi possiamo concludere che il metossidoè
un nucleofilo più forte del fluoruro. |
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Correlazione tra solvatazione acquosa e nucleofilicità |
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Gli anioni come molti altri nucleofili possono formare
forti legami con solventi protici, sono quelli che danno legami a idrogeno
con acqua o alcoli. In generale più piccolo è l'anione
(più alto nella tavola periodica) più forte è il legame
a idrogeno nei solventi protici. In altre un nucleofilo solvatato per reagire
deve lasciare alcune delle sue molecole nel solvente. Questo impedisce
la reazione e, crea nucleofili solvatati apparentemente di reattività
minore diventando loro dei solventi aprotici. Questa è la principale
reazione perchè il bromo è elencato nei forti nucleofili
con il fluoro nella tabella su riportata. Il fluoro ha una base molto forte
ma, è fortemente solvatato. |
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Correlazione tra polarizzazione e nucleofilicità |
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La polarizzazione è una misura di come facilmente
una nube di elettroni può distorcersi intorno ad un atomo. Le reazini di sostituzione, nello stato di transizione, coinvolgono un legame parziale del nucleofilo. Se il nucleofilo può permettersi questa nuvola elettronica si può distorcere più vicino all'elettrofilo, lo stato di transizione è molto stabile e, la reazione può procedere con molta rapidità. La polarizzazione, aumenta verso la parte più bassa della tabella periodica, dovuta alla grande distanza che c'è tra il nucleo caricato positivamente e l'elettrone più esterno. |
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