Elektrofiilisyys

Elektrofiilisyys on kemiallisen lajin taipumus vastaanottaa elektroneja ja toimia elektrofiilinä reaktioissa, joissa nukleofiili luovuttaa elektroniparin. Elektrofiilit reagoivat tavallisesti nukleofilia vastaan ja niiden vahvuus vaikuttaa reaktion nopeuteen sekä selektiivisyyteen. Elektrofiilejä esiintyy sekä positiivisesti varautuneissa ioneissa että elektronivajeisissa neutraaleissa molekyyleissä, kuten karbokationeissa, karbonyylihappojen hiilissä (esimerkiksi aldehydojen ja ketonien karbonyylihiili), halogenoituissa yhdisteissä, epoksideissä sekä muissa elektronivajeisissa järjestelmissä.

Elektrofiilisyyttä voidaan kuvata kvantitatiivisesti. Yksi yleisesti käytetty mitta on elektrofiliindex ω, joka määritellään ω = μ^2/(2η), missä μ on kemiallinen potentiaali ja η kemiallinen kovuus. Näiden arvojen perusteella voidaan arvioida, kuinka voimakkaasti aine toimii elektrofiilinä. LUMO-energian mataluus korreloi usein suuremman elektrofiilisyyden kanssa, ja siten suurempi ω sekä alhaisempi LUMO viittaavat vahvempaan elektrofiiliin. Teoriassa korostuvat myös käsitteet “soft” ja “hard” elektrofiilit HSAB-teorian mukaan.

Riippuvuus kontekstista on tärkeä. Elektrofiilisyyden ilmenemiseen vaikuttavat liuotin, lämpötila sekä substraatin substituentit; elektronegatiiviset ja elektroninsa muodostavat ryhmät sekä resonanssi vaikuttavat usein siihen, mille hiilelle elektrofiili esiintyy. Yleisesti elektroniaiheiset substituentit, kuten -NO2, -CN tai -CF3, lisäävät elektrofiilisyyttä, kun taas elektronisesti vahvistavat ryhmät voivat sitä heikentää. Elektrofiilisyys on keskeinen käsite reaktioiden suunnittelussa ja ennustamisessa, esimerkiksi nukleofiilis-substituutioiden sekä additioreaktioiden mekanismeissa.