Nucleófilo

Los términos nucleófilo y electrófilo fueron introducidos por Christopher Kelk Ingold en 1929, sustituyendo a los términos catión y aniónico propuestos anteriormente por A. J. Lapworth en 1925.

La palabra nucleófilo deriva de núcleo y de la palabra griega φιλος, philos para amor.

En general, dentro de una fila de la tabla periódica, cuanto más básico es el ion (cuanto más alto es el pK_a del ácido conjugado) más reactivo es como nucleófilo. En un grupo dado, la polarizabilidad es más importante en la determinación de la nucleofilia. En otras palabras, cuanto más fácil sea distorsionar la nube de electrones alrededor de un átomo o molécula, más fácilmente reaccionará. Por ejemplo, el ion yoduro (I ⁻) es más nucleófilo que el ion fluoruro (F ⁻).

Ejemplos de nucleófilos son aniones como el Cl⁻ , o un compuesto con un par de electrones solitario como el NH₃(amoníaco).

En el ejemplo siguiente, el oxígeno del ion hidróxido dona un par de electrones para unirse al carbono del extremo de la molécula de bromopropano. El enlace entre el carbono y el bromo sufre entonces una fisión heterolítica, en la que el átomo de bromo toma el electrón donado y se convierte en el ion bromuro (Br⁻ ). Se trata de una reacciónS_N2 que se produce por ataque posterior. Esto significa que el ion hidróxido ataca al átomo de carbono desde el otro lado, exactamente opuesto al ion bromo. Debido a este ataque por detrás, las reacciones S _N2 dan lugar a una inversión de la configuración del electrófilo. Si el electrófilo es quiral, suele mantener su quiralidad, aunque _Nla configuración del producto S 2 se invierte con respecto a la del electrófilo original (inversión de Walden).

Un nucleófilo ambidente es aquel que puede atacar desde dos o más lugares, dando lugar a dos o más productos. Por ejemplo, el ion tiocianato (SCN⁻) puede atacar desde el S o desde el N. Por esta razón, la reacción de S_N2 de un haluro de alquilo con SCN ⁻suele dar lugar a una mezcla de RSCN (un tiocianato de alquilo) y RNCS (un isotiocianato de alquilo). En la síntesis de nitrilos de Kolbe se producen mezclas similares.

Nucleófilos del carbono

Los haluros metálicos de alquilo son nucleófilos del carbono que se encuentran en la reacción de Grignard, la reacción de Blaise, la reacción de Reformatsky y la reacción de Barbier, los reactivos de organolitio y los aniones de un alquino terminal.

Los enoles también son nucleófilos del carbono. La formación de un enol es catalizada por un ácido o una base. Los enoles son nucleófilos ambidiestros, pero, en general, nucleófilos en el átomo de carbono próximo a los carbonos con doble enlace (átomo de carbono alfa). Los enoles se utilizan comúnmente en las reacciones de condensación, incluyendo la condensación de Claisen y las reacciones de condensación de aldol.

Nucleófilos de oxígeno

Ejemplos de nucleófilos de oxígeno son el agua (H ₂O), el anión hidróxido, los alcoholes, los aniones alcóxido, el peróxido de hidrógeno y los aniones carboxilato.

Nucleófilos de azufre

De los nucleófilos de azufre, el sulfuro de hidrógeno y sus sales, los tioles (RSH), los aniones tiolato (RS⁻ ), los aniones de los ácidos tiolcarboxílicos (RC(O)-S ⁻) y los aniones de los ditiocarbonatos (RO-C(S)-S ⁻) y los ditiocarbamatos (R ₂N-C(S)-S ⁻) son los más utilizados.

En general, el azufre es muy nucleófilo debido a su gran tamaño, que lo hace fácilmente polarizable, y sus pares de electrones solitarios son fácilmente accesibles.

Nucleófilos de nitrógeno

Los nucleófilos de nitrógeno incluyen el amoníaco, la azida, las aminas y los nitritos.

• Electrofilo
• Base de Lewis