Nukleofiloiden

Nukleofiloiden käsite viittaa atomeihin tai molekyyleihin, jotka voivat luovuttaa elektroniparin ja muodostaa uuden kovalenttisen sidoksen elektrofiilin kanssa. Nukleofiliaa havaitaan monissa orgaanisen ja epäorgaanisen kemian reaktioissa, kuten SN-reaktioissa ja nukleofisissa lisäysreaktioissa.

Nukleofiloita voidaan luokitella sekä anionisiin että neutraalisti varautuneisiin. Anioniset nukleofilit, kuten hydroksidi (OH−), alkoksidit (RO−), cyanidi (CN−) ja sulfidi- sekä amtsil-ioni (SR−), ovat tavallisesti hyvin reaktiivisia SN-reaktioissa. Neutraaleja nukleofileja ovat esimerkiksi amini-ryhmät (RNH2), vesimolekyyli (H2O) ja alkoholit (ROH) sekä joissakin tapauksissa tiukasti organometalliset nukleofilit, kuten Grignard-reaktioissa käytetyt hetkelliset yhdisteet.

Nukleofiliin vaikuttavat tekijät jakautuvat sähköiseen ja steriikkiseen seikkaan. Varauksen suuruus, elektronegatiivisuus ja elektroniparin polarisoituvuus määrittävät kyvyn kohdata elektrofiillin. Kovien ja pehmeiden nukleofilien periaate (HSAB-teoria) kuvaa, miten erilaiset elektrofiilit reagoivat eri tavalla; kovien nukleofilien kanssa tavallisesti muodostuvat vahvat, pienet sidokset kovien elektrofiilien kanssa. Myös steriinen esteettömyys heikentää nukleofiliä, kun reaktiokeskuksiin pääsy vaikeutuu.

Solu- ja liukoinen ympäristö vaikuttavat nukleofiliaan eri tavoin. Protisissa liuottimissa nukleofilius heikkenee usein suuritehoisista elektronegatiivisista ioneista (esim. F−), kun taas aprotisissa liuottimissa nukleofiliyteen vaikuttavat enemmän perustavuus ja vapaan elektroniparin jakautuminen.

Yleisimmät reaktiot, joissa nukleofilit ovat keskeisiä, ovat SN2- ja SN1-tyyppiset substitution-reaktiot, nukleofilikset lisäykset karbonylien kiinnittymisessä sekä nukleofinen aromatisoiminen joissakin substituutioissa. Nukleofiloiden tuntemus on keskeistä orgaanisessa synteesiassa ja katalyyttisissä prosesseissa.