Nukleofileina

Nukleofileina tarkoitetaan kemiallisten yhdisteiden kykyä toimia elektroniparin luovuttajina kohti elektrofiilia reaktioissa, kuten substituutio- ja additioreaktioissa. Nukleofilia on suhteellinen ominaisuus: sama yhdiste voi olla vahvempi nukleofiili tietyissä reaktiokonteksteissa kuin toisissa. Yleensä se kuvaa elektroniparin luovutusta ja siten reaktiivisuutta kohti elektrofiilia.

Nukleofilia ei ole sama asia kuin emävyys, vaikka niillä on yhteyksiä. Usein vahva emä voi olla myös vahva nukleofiili, mutta ei välttämättä kaikissa tilanteissa. Esimerkkejä yleisesti käytetyistä nukleofileista ovat OH−, RO−, CN−, RS− sekä eräät amiinit ja enolaatit. Nämä voivat reagoida monissa reaktioissa eri tavoin riippuen ympäristöstä.

Tekijät, jotka vaikuttavat nukleofiliaan, ovat varaus, polaarisaatio ja steriikka. Negatiivisesti varatut tai suuremmin polarisoituneet keskukset luovuttavat elektroniparin helpommin, joten ne ovat usein vahvoja nukleofileja. Lisäksi suuret, helposti polarisoituvat atomit (esim. I−, RS−) voivat olla voimakkaampia nukleofileja protisissa liuoksissa, kun taas pienet kovakatteiset ionit kuten F− voivat olla heikompia solvaation vuoksi. Liuotin vaikuttaa merkittävästi: polar protic -liuoksissa pienemmät kovakantiset ionit ovat usein heikompia nukleofileja solvaation vuoksi, kun taas pehmeämmät ionit voivat olla vahvempia. Polar aprotiset liuottimet pienentävät solvaatiota ja voivat parantaa joidenkin nukleofilien reaktiivisuutta.

Nukleofilia määrittää monien reaktioiden nopeuden, kuten SN2- ja SN1- mekanismeissa sekä joidenkin additioreaktioiden etenemisen. Sen arvioinnissa käytetään reaktioita koskevia nopeuksia ja erilaisia nukleofiliastandardeja sekä krelatiivisia kertoimia.