نوکلئوفیلی

در شیمی، هسته دوستی ( یونانی nucleos = هسته ، فیلوس = دوست) اندازه گیری توانایی یک اتم با یک جفت الکترون تنها برای حمله به یک اتم با بار مثبت (جزئی) برای تشکیل یک پیوند کووالانسی است . نوکلئوفیل های معمولی اغلب دارای بار منفی هستند، دارای بار جزئی به شدت منفی هستند، یا دارای یک جفت الکترون تنها در یک مدار اتمی نسبتا پر انرژی هستند .

این مفهوم با پایه های لوئیس مرتبط است ، اما با استفاده از ثابت های سرعت به جای ثابت های تعادل اندازه گیری می شود . برعکس، توانایی یک واکنش دهنده برای حمله به ذرات هسته دوست به عنوان الکتروفیلی نامیده می شود .

فهرست مطالب

• 1نمونه هایی از ذرات هسته دوست
• 2تخمین هسته دوستی یک ذره
  • 2.1پایه
  • 2.2استریک
  • 2.3انتخاب حلال
  • 2.4مثال ها
• 3واکنش های هسته دوست
• 4شواهد فردی

نمونه هایی از ذرات نوکلئوفیل

نوکلئوفیل های آنیونی معمولی عبارتند از:

• هیدروکسید
• الکل کنید
• تیولات
• کربنات
• هالید
• پراکسید
• سیانور
• آزید

نوکلئوفیل های خنثی مهم عبارتند از:

• آمین ها
• فسفین ها
• مونوکسید کربن
• آلکن ها
• الکل ها
• آروماتیک ها
• اب

تخمین هسته دوستی یک ذره

معمولاً می توان هسته دوستی یک مولکول را با هسته دوستی ترین اتم برابر دانست.

پایه

رابطه بین هسته دوستی و بازی تا حد زیادی به نوع حلال مورد استفاده بستگی دارد (به زیر مراجعه کنید). در حلال های آپروتیک ، هسته دوستی یک ماده به خوبی با بازی آن همبستگی دارد. این به این معنی است که هر چه ماده اصلی تر باشد، ویژگی هسته دوستی بیشتری دارد. در حلال های پروتیک این اتصال دیگر معتبر نیست. از آنجایی که حلال های پروتیک عمدتاً پیوندهای هیدروژنی را با بازهای سخت لوئیس تشکیل می دهند ، ویژگی هسته دوستی آنها به طور قابل توجهی تضعیف می شود ( مفهوم HSAB ). به همین دلیل است که بازهای نرم لوئیس، هسته دوست بهتری نسبت به بازهای سخت هستند. هر دو سختی و بازی ارتباط نزدیکی با قطبش پذیری ذرات دارند . ذرات قطبی شدن عموماً هسته دوست تر از مولکول های باردار و کمتر قطبی پذیر هستند.

استریک

هسته دوستی نیز به شدت تحت تأثیر استریک ها قرار دارد . جانشین های بسیار حجیم روی اتم هسته دوست به خوبی از آن محافظت می کنند و بنابراین از حمله هسته دوست جلوگیری می کنند. اگرچه وجود چندین گروه آلکیل باعث افزایش بازی می شود، استریک ها از اهمیت بسیار بیشتری برخوردار هستند. الکتروفیل های بالقوه را می توان با باقی مانده های حجیم نیز محافظت کرد.

انتخاب حلال

علاوه بر این، واکنش های نوکلئوفیل ها به طور حساس تحت تأثیر انتخاب حلال قرار می گیرند . درجه بالایی از حلالیت ذره مهاجم به طور قابل توجهی هسته دوستی را کاهش می دهد. برعکس، هسته دوستی در حلال های آپروتیک قطبی مانند استون افزایش می یابد ، زیرا پیوندهای هیدروژنی در اینجا تشکیل نمی شود. برای مثال پیوندهای هیدروژنی تشکیل پوسته های هیدراتاسیون پایدار در آب را تضمین می کنند. در حلال های غیر قطبی، هسته دوست و ضد یون (معمولا کاتیون فلزی) گاهی اصلا حل نمی شوند. اگر این کار را انجام دهند، به عنوان جفت یونی مرتبط دروغ می گویندم+ایکس-و فقط واکنش پذیری متوسطی دارند.

با در نظر گرفتن همه این عوامل، خواص هسته دوستی بسیاری از مولکول ها و بنابراین رفتار واکنش به عنوان یک نوکلئوفیل مهاجم یا به عنوان یک گروه ترک می تواند کاملاً دقیق برآورد شود.

با این حال، ترفندهای آماده‌سازی نیز می‌توانند برای وادار کردن واکنش‌هایی استفاده شوند که به دلیل فقدان هسته دوستی مطلوب نیستند. یک مثال واکنش فینکلشتاین است .

مثالها

جدول زیر هسته دوستی برخی از مولکول ها را با متانول به عنوان حلال نشان می دهد:

نوکلئوفیلی نسبی	مولکول ها
بسیار قوی	I⁻، HS⁻، RS
قوی	Br-، OH-، RO-، CN-، N 3-
متوسط	NH 3 ، Cl-، F-، RCO 2-
ضعیف	H2O ، ROH
خیلی ضعیف	RCO 2 H

واکنش های هسته دوستی

یک واکنش هسته دوست دو واکنش دهنده را از طریق یک پیوند کووالانسی به هم متصل می کند . گاهی اوقات پیوند دیگری شکسته می شود، به طوری که یک گروه هسته دوست کمتر از اتم ها جدا می شود، یعنی به عنوان یک گروه ترک عمل می کند . از مفهوم هسته دوستی می توان برای پیش بینی سیر واکنش ها استفاده کرد. آنچه مشخصه هسته دوست هاست این است که آنها به تنهایی هر دو الکترون مورد نیاز پیوند را فراهم می کنند، در حالی که الکتروفیل “فقط” توانایی خود را برای تثبیت جفت الکترون دارد. مشابه واکنش‌های ردوکس ، که در آن هر اکسیداسیون به طور همزمان به معنای کاهش شریک واکنش دیگر است، واکنش هسته دوست بلافاصله با واکنش الکتروفیلیک مرتبط دنبال می‌شود.

واکنش های مهم شامل الکتروفیل ها و هسته دوست ها عبارتند از:

• جایگزینی نوکلئوفیل در ترکیبات اشباع شده
• افزودن هسته دوست ترکیبات غیراشباع
• واکنش افزودن- حذف کربونیل ها