Кіріспе
Нуклеофилден электрон жұбын қабылдайтын химиялық түр. Химияда электрофил – электрон жұбын қабылдау арқылы нуклеофилдермен байланыс жасайтын химиялық түр. Электрофилдер электрондарды қабылдайтындықтан, олар Льюис қышқылдары болып табылады. Көптеген электрофильдер оң зарядталған, жартылай оң зарядты атомдары бар немесе электрондық қабықшасы толық емес атомдары бар. Электрофилдер негізінен нуклеофилдермен қосылу және орынбасу реакциялары арқылы өзара әрекеттеседі. Органикалық синтезде жиі кездесетін электрофильдерге H+ және NO+ сияқты катиондар, HCl, алкил галогендері, ацил галогендері және карбонил қосылыстары сияқты поляризацияланған бейтарап молекулалар, Cl2 және Br2 сияқты поляризацияға бейім бейтарап молекулалар, органикалық пероксидтер сияқты тотықтырғыштар, карбендер мен радикалдар сияқты октет ережесіне бағынбайтын химиялық түрлер, сондай-ақ BH3 және DIBAL сияқты кейбір Льюис қышқылдары жатады.
In chemistry, an electrophile is a chemical species that forms bonds with nucleophiles by accepting an electron pair. Because electrophiles accept electrons, they are Lewis acids. Most electrophiles are positively charged, have an atom that carries a partial positive charge, or have an atom that does not have an octet of electrons. Electrophiles mainly interact with nucleophiles through addition and substitution reactions. Frequently seen electrophiles in organic syntheses include cations such as H+ and NO+, polarized neutral molecules such as HCl, alkyl halides, acyl halides, and carbonyl compounds, polarizable neutral molecules such as Cl2 and Br2, oxidizing agents such as organic peracids, chemical species that do not satisfy the octet rule such as carbenes and radicals, and some Lewis acids such as BH3 and DIBAL.
Сутек галидтерін қосу
Сутек галогендері, мысалы, сутек хлориді (HCl), алкендерге қосылып, гидрогалогендену кезінде алкил галогендерін береді. Мысалы, HCl-нің этиленмен реакциясы хлорэтанды тудырады. Реакция жоғарыда айтылған галоген қосылысынан өзгеше, катиондық аралық арқылы жүзеге асады. Мысалы төменде көрсетілген: Протон (H+) электрофил ретінде әрекет ете отырып, алкендегі көміртек атомдарының біріне қосылып, 1-катионды құрайды. Хлорид ионы (Cl−) 1-катионмен бірігіп, 2 және 3 аддукттарын жасайды. Осылайша, өнімнің стереоселективтілігі, яғни Cl− қай жағынан шабуыл жасайтыны қолданылатын алкендердің түріне және реакция жағдайларына байланысты. Дегенмен, H+ екі көміртек атомының қайсысына шабуыл жасайтыны көбінесе Марковников ережесімен анықталады. Осылайша, H+ аз субституенттері бар көміртек атомына шабуыл жасайды, нәтижесінде көбірек тұрақтандырылған карбокатион (көбірек тұрақтандыратын субституенттері бар) пайда болады. Бұл AdE2 механизміне тағы бір мысал. Фторсутек (HF) және иодсутек (HI) да алкендермен ұқсас реакцияға түседі, нәтижесінде Марковников типіндегі өнімдер алынады. Сутек бромиді (HBr) да осы жолмен өтеді, бірақ кейде радикалдық процесс бәсекелесіп, изомерлердің қоспасы түзілуі мүмкін. Бұл балама көбінесе кіріспе оқулықтарында айтылмаса да, AdE2 механизмі әдетте AdE3 механизмімен (алкиндер үшін егжей-тегжейлі сипатталған) бәсекелеседі, онда протонның және нуклеофильдік қосылудың ауысуы бірдей келісімді түрде жүреді. Әрбір жолдың үлесіне әсер ететін факторлар, мысалы, еріткіштің сипаттамасы (мысалы, полярлығы), галогенид ионының нуклеофильдігі, карбокатионның тұрақтылығы және стерикалық әсерлер көптеген. Мысал ретінде, стерикалық бөгделі жоқ, тұрақтандырылған карбокатионның пайда болуы AdE2 жолын ұсынады, ал нуклеофильді бром ионы хлорид ионына қатысты реакцияларда AdE3 жолын үлкен дәрежеде ұсынады. Алкин HCl ассоциациясын қолдау үшін алкин мен HCl-дің T-тәрізді кешені кристаллографиялық түрде сипатталған. Керісінше, фенилпропин AdE2ip ("қосу, электрофильді, екінші реттік, иондық жұп") механизмі арқылы реакцияға түсіп, негізінен *син*-өнімді (~10:1 *син*:*анти*) береді. Бұл жағдайда, аралық винил катионы HCl қосылуы арқылы түзіледі, себебі ол фенил тобымен резонанстық тұрақтандырылған. Дегенмен, бұл жоғары энергиялы түрдің өмір сүру ұзақтығы қысқа, және түзілген винил катион хлорид аниондық жұбы хлорид ионының еріткіш қабығынан шығар алмай, дереу ыдырайды, нәтижесінде винил хлориді пайда болады. Анионның протон қосылған винил катионның жанында орналасуы байқалатын *син*-қосылысының басымдығын түсіндіруге қолданылады.
Proton (H+) adds (by working as an electrophile) to one of the carbon atoms on the alkene to form cation 1. Chloride ion (Cl−) combines with the cation 1 to form the adducts 2 and 3. In this manner, the stereoselectivity of the product, that is, from which side Cl− will attack relies on the types of alkenes applied and conditions of the reaction. At least, which of the two carbon atoms will be attacked by H+ is usually decided by Markovnikov's rule. Thus, H+ attacks the carbon atom that carries fewer substituents so as the more stabilized carbocation (with the more stabilizing substituents) will form. This is another example of an AdE2 mechanism. Hydrogen fluoride (HF) and hydrogen iodide (HI) react with alkenes in a similar manner, and Markovnikov type products will be given. Hydrogen bromide (HBr) also takes this pathway, but sometimes a radical process competes and a mixture of isomers may form. Although introductory textbooks seldom mentions this alternative, the AdE2 mechanism is generally competitive with the AdE3 mechanism (described in more detail for alkynes, below), in which transfer of the proton and nucleophilic addition occur in a concerted manner. The extent to which each pathway contributes depends on the several factors like the nature of the solvent (e. g., polarity), nucleophilicity of the halide ion, stability of the carbocation, and steric effects. As brief examples, the formation of a sterically unencumbered, stabilized carbocation favors the AdE2 pathway, while a more nucleophilic bromide ion favors the AdE3 pathway to a greater extent compared to reactions involving the chloride ion. In support of the proposed alkyne HCl association, a T shaped complex of an alkyne and HCl has been characterized crystallographically. In contrast, phenylpropyne reacts by the AdE2ip ("addition, electrophilic, second order, ion pair") mechanism to give predominantly the syn product (~10:1 syn:anti). In this case, the intermediate vinyl cation is formed by addition of HCl because it is resonance stabilized by the phenyl group. Nevertheless, the lifetime of this high energy species is short, and the resulting vinyl cation chloride anion ion pair immediately collapses, before the chloride ion has a chance to leave the solvent shell, to give the vinyl chloride. The proximity of the anion to the side of the vinyl cation where the proton was added is used to rationalize the observed predominance of syn addition.
Хиралдық туындылар
Көптеген электрофилдер хиральды және оптикалық тұрақты. Әдетте хиральды электрофилдер оптикалық таза болады. Мұндай реагенттердің бірі - фруктозадан алынған органокатализатор, ол Ши эпоксидациясында қолданылады. Катализатор транс-дисубституцияланған және трисубституцияланған алкендердің жоғары энантиоселективті эпоксидациясын жүзеге асырады. Каталитикалық циклге кіріспес бұрын, Ши катализаторы, кетон, стехиометриялық оксонмен активті диоксиран түріне тотықтырылады. Хиральды N-сульфонилоксазиридиндер сияқты оксазиридиндер γ-родомиционон және α-цитромиционон сияқты әртүрлі табиғи өнімдердің AB сақиналық сегменттерін синтездеу жолында энантиоселективті кетон α-тотығуына ықпал етеді. Полимерге байланысқан хиральды селен электрофилдер асимметриялық селененилдеу реакцияларын жүзеге асырады. Реактивтер – арилселеннил бромидтер, олар алдымен ерітінді фазалық химия үшін әзірленді, содан кейін арилокси тобы арқылы қатты фазалық тасымалдағышқа бекіту үшін модификацияланды. Қатты фазадағы реагенттер әртүрлі алкендерді селененилдеу үшін қолданылды, бұл жақсы энантиоселективтілікке әкелді. Өнімдер органотин гидридтерімен төмендету арқылы қатты тасымалдағыштан бөлінеді. Қатты тасымалдағышқа бекітілген реагенттер, өңдеу және тазартудың қарапайымдығына байланысты ерітінді фазалық химияға қарағанда артықшылықтар ұсынады.
Суперэлектрофилдер
Суперэлектрофилдер – суперқышқылдардың қатысуымен реакциялық қабілеті күрт жоғарылаған катиондық электрофильді реагенттер. Бұл қосылыстарды алғаш рет Джордж А. Олах сипаттады. Суперэлектрофилдер катиондық электрофилдің протосолватталуы арқылы қос электроны жетіспейтін суперэлектрофил түрінде пайда болады. Олахтың байқауынша, сірке қышқылы мен бор трифторидінің қоспасы, фторсутекті қышқылмен біріктірілгенде, BF3 және HF-тен суперқышқылдың түзілуі арқылы изобутаннан гидрид ионын алып тастай алады. Жауапты реакциялық аралық – [CH3CO2H3]2+ дикациясы. Сол сияқты, метанды нитрометанға нитролау үшін, тек фторкүкірт қышқылы сияқты күшті қышқылдың қатысуымен, протондалған нитроний дикациясы арқылы ғана нитроний тетрафторбораты NOBF қолданылады. Гитоникалық (гитоникалық) суперэлектрофильдерде зарядталған орталықтар бір атомнан аспайды, мысалы, протонитроний ионы O=N+=O+—H (протонды нитроний ионы). Ал дистоникалық суперэлектрофильдерде олар 2 немесе одан да көп атоммен бөлінеді, мысалы, фторлау реагенті F TEDA BF4.