Кіріспе
Электрондық жұпты донор ретінде танылатын химиялық түр. Химияда нуклеофил – электрондық жұпты сыйлау арқылы химиялық байланыстар құратын химиялық түр. Барлық молекулалар мен иондар, еркін электрондық жұбы немесе кемінде бір пи-байланысы бар, нуклеофил ретінде әрекет ете алады. Нуклеофилдер электронды донорлар болғандықтан, олар Льюис негіздері болып табылады. Нуклеофильдік – нуклеофилдің оң зарядталған атом ядроларымен байланысуға бейімділігін сипаттайды. Нуклеофилділік, кейде нуклеофил күші деп те аталады, заттың нуклеофильдік қасиеттерін көрсетеді және атомдардың бейімділігін салыстыру үшін жиі қолданылады. Алкоголь және су сияқты еріткіштерде жүзеге асатын нейтралды нуклеофильдік реакциялар сольволиз деп аталады. Нуклеофилдер нуклеофильдік орынбасу реакцияларына қатыса алады, онда нуклеофил толық немесе ішінара оң зарядқа тартылады, сондай-ақ нуклеофильдік қосылу реакцияларына да қатысады. Нуклеофилділік және негіздік қасиеттер тығыз байланысты. Айырмашылығы, негіздік – термодинамикалық қасиет (яғни, тепе-теңдік күйімен байланысты), ал нуклеофилділік – кинетикалық қасиет, ол белгілі бір химиялық реакциялардың жылдамдығымен байланысты.
In chemistry, a nucleophile is a chemical species that forms bonds by donating an electron pair. All molecules and ions with a free pair of electrons or at least one pi bond can act as nucleophiles. Because nucleophiles donate electrons, they are Lewis bases. Nucleophilic describes the affinity of a nucleophile to bond with positively charged atomic nuclei. Nucleophilicity, sometimes referred to as nucleophile strength, refers to a substance's nucleophilic character and is often used to compare the affinity of atoms. Neutral nucleophilic reactions with solvents such as alcohols and water are named solvolysis. Nucleophiles may take part in nucleophilic substitution, whereby a nucleophile becomes attracted to a full or partial positive charge, and nucleophilic addition. Nucleophilicity is closely related to basicity. The difference between the two is, that basicity is a thermodynamic property (i. e. relates to an equilibrium state), but nucleophilicity is a kinetic property, which relates to rates of certain chemical reactions.
Тарих
Нуклеофил және электрофил терминдерін Кристофер Келк Ингольд 1933 жылы енгізді, бұл терминдер 1925 жылы А. Дж. Лапворт ұсынған аниоид және катиоид терминдерін ығыстырды. Нуклеофил сөзі «ядро» және грек сөзі φιλος (филос), яғни «дос» деген мағынадан туындаған.
Қасиеттері
Жалпы, периодтық кестедегі топта ион неғұрлым негізді (байланысты қышқылының pKa мәні неғұрлым жоғары) болса, нуклеофил ретінде соғұрлым реакцияға түсуге қабілетті болады. Бірдей шабуылдайтын элементі бар (мысалы, оттегі) нуклеофилдер қатарында нуклеофилділік реті негізділік ретімен сәйкес келеді. Күкірт, әдетте, оттегіден жақсы нуклеофил болып табылады.
Нуклеофилділік
Салыстырмалы нуклеофильдік күшті сандықпен белгілеуге бағытталған көптеген әдістер жасалған. Төмендегі эмпирикалық мәліметтер көптеген нуклеофилдер мен электрофилдерге қатысты көптеген реакциялардың жылдамдықтарын өлшеу арқылы алынған. Осы сияқты қарастыруларда альфа әсерін көрсететін нуклеофилдер көбінесе ескерілмейді.
Көміртек
Көміртегі нуклеофильдері көбінесе Гринард реакциясында, Блез реакциясында, Реформацкий реакциясында және Барбиер реакциясында, сондай-ақ органолитий реагенттері мен ацетилидтер қатысатын реакцияларда кездесетін органометалл реагенттер болып табылады. Бұл реагенттер көбінесе нуклеофильді қосылу реакцияларын жүргізу үшін қолданылады. Энолдар да көміртегі нуклеофильдері болып табылады. Энолдың түзілуі қышқыл немесе сілте катализдейді. Энолдар амбидентті нуклеофилдер, бірақ көбінесе альфа-көміртек атомы бойынша нуклеофильдік қасиет көрсетеді. Энолдар конденсация реакцияларында, оның ішінде Клейзен конденсациясы және альдоль конденсациясы реакцияларында кеңінен қолданылады.
Қалдық
Оттегі нуклеофилдеріне су (H2O), гидроксид ионы, спирттер, алкоксид иондары, сутек пероксиді және карбоксилат иондары жатады. Молекулааралық сутекті байланыс кезінде нуклеофилдік шабуыл жүрмейді.
Күкірт
Күкірт нуклеофилдерінің ішінде сутегі сульфиді мен оның тұздары, тиолдар (RSH), тиолат аниондары (RS−), тиолкарбон қышқылдарының аниондары (RC(O) S−), дитиокарбонаттардың аниондары (RO C(S) S−) және дитиокарбаматтар (R2N C(S) S−) ең көп қолданылады. Жалпы, күкірт өте нуклеофильді, себебі оның үлкен мөлшері оны оңай поляризацияланатын етеді, ал оның бос электрон жұптарына оңай қол жеткізуге болады.
Азот
Азот нуклеофильдеріне аммиак, азид, аминдер, нитриттер, гидроксиламин, гидразин, карбазид, фенилгидразин, жартылай карбазид және амид жатады.
Металл орталықтары
Металл орталықтары (мысалы, Li+, Zn2+, Sc3+, т.б.) көбінесе катиондық және электрофилді (Льюис қышқылы) болып келеді, бірақ кейбір металл орталықтары (әсіресе төмен тотығу күйіндегі және/немесе теріс зарядталғандары) белгілі ең күшті нуклеофилдердің қатарына жатады және кейде "супернуклеофилдер" деп аталады. Мысалы, метил йодидті эталондық электрофил ретінде алғанда, Ph3Sn– иондары I– иондарынан шамамен 10000 есе нуклеофилдірек, ал В12 витаминінің Co(I) түрі шамамен 107 есе нуклеофилдірек. Басқа супернуклеофилді металл орталықтарына төмен тотығу күйіндегі карбонил металат аниондары (мысалы, CpFe(CO)2–) жатады.