Введение

Химический вид, который принимает электронную пару от нуклеофила. В химии электрофил – это химический вид, образующий связи с нуклеофилами путем принятия электронной пары. Поскольку электрофилы принимают электроны, они являются кислотами Льюиса. Большинство электрофилов несут положительный заряд, имеют атом с частичным положительным зарядом или атом, у которого не хватает октета электронов. Электрофилы вступают во взаимодействие с нуклеофилами главным образом в реакциях присоединения и замещения. К часто встречающимся электрофилам в органическом синтезе относятся катионы, такие как H+ и NO+, поляризованные нейтральные молекулы, такие как HCl, алкилгалогениды, ацилгалогениды и карбонильные соединения, поляризуемые нейтральные молекулы, такие как Cl2 и Br2, окислители, такие как органические пероксикислоты, химические виды, не удовлетворяющие правилу октета, такие как карбены и радикалы, а также некоторые кислоты Льюиса, такие как BH3 и DIBAL.

Добавление галоидов водорода

Галиды водорода, такие как хлорид водорода (HCl), присоединяются к алкенам с образованием алкилгалогенидов в реакции гидрогалогенирования. Например, реакция HCl с этиленом приводит к образованию хлорэтана. Реакция протекает через катионный интермедиат, что отличается от вышеописанного присоединения галогена. Пример приведен ниже: Протон (H+) присоединяется (выступая в роли электрофила) к одному из атомов углерода алкена, образуя катион 1. Ион хлорида (Cl−) соединяется с катионом 1, формируя аддукты 2 и 3. Таким образом, стереоселективность продукта, то есть, с какой стороны атакует Cl−, зависит от типа используемых алкенов и условий реакции. По крайней мере, какой из двух атомов углерода будет атакован H+, обычно определяется правилом Марковникова. Таким образом, H+ атакует атом углерода, несущий меньше заместителей, чтобы образовался более стабильный карбокатион (с более стабилизирующими заместителями). Это еще один пример механизма AdE2. Фторид водорода (HF) и йодид водорода (HI) реагируют с алкенами аналогичным образом, образуя продукты типа Марковникова. Бромид водорода (HBr) также идет по этому пути, но иногда конкурирует радикальный процесс, и может образовываться смесь изомеров. Хотя в вводных учебниках об этой альтернативе редко упоминается, механизм AdE2 обычно конкурирует с механизмом AdE3 (описанным более подробно для алкинов ниже), в котором перенос протона и нуклеофильное присоединение происходят согласованно. Степень вклада каждого пути зависит от нескольких факторов, таких как природа растворителя (например, полярность), нуклеофильность иона галогенида, стабильность карбокатиона и стерические эффекты. В качестве кратких примеров, образование стерически незагруженного, стабилизированного карбокатиона благоприятствует пути AdE2, в то время как более нуклеофильный ион брома в большей степени благоприятствует пути AdE3 по сравнению с реакциями с участием иона хлора. В подтверждение предложенной ассоциации алкина с HCl, кристалографически охарактеризован Т-образный комплекс алкина и HCl. Напротив, фенилпропин реагирует по механизму AdE2ip ("присоединение, электрофильное, второй порядок, ионная пара") с образованием преимущественно син-продукта (~10:1 син:анти). В этом случае промежуточный винилкатион образуется при присоединении HCl, поскольку он стабилизирован фенильной группой. Тем не менее, время жизни этого высокоэнергетического соединения коротко, и образовавшаяся пара ионов винилкатиона и хлорид-аниона немедленно распадается, прежде чем у иона хлорида появится возможность покинуть сольватную оболочку, образуя винилхлорид. Близость аниона к стороне винилкатиона, к которой был присоединен протон, используется для объяснения наблюдаемого преобладания син-присоединения.

Хиральные производные

Многие электрофилы являются хиральными и оптически стабильными. Как правило, хиральные электрофилы также оптически чистые. Одним из таких реагентов является органокатализатор, полученный из фруктозы, используемый в эпоксидации Ши. Этот катализатор способен осуществлять высокоэнантиоселективное эпоксидирование транс-ди- и тризамещенных алкенов. Катализатор Ши, являясь кетоном, окисляется стехиометрическим количеством оксона до активной формы диоксирана перед началом каталитического цикла. Оксазиридины, такие как хиральные N-сульфонилоксазиридины, обеспечивают энантиоселективное α-окисление кетонов на пути к AB-фрагментам различных природных соединений, включая γ-родомицион и α-цитромицинон. Полимерно-связанные хиральные электрофилы селена проводят асимметричные реакции селенирования. Реагентами являются арилселеннилбромиды, которые первоначально были разработаны для реакций в растворе, а затем модифицированы для присоединения к твердой фазе через арилокси-группу. Реагенты, закрепленные на твердой фазе, применялись для селенирования различных алкенов с хорошей энантиоселективностью. Продукты могут быть отщеплены от твердого носителя с использованием органостангидридных восстановителей. Реагенты, закрепленные на твердой фазе, обладают преимуществами перед реакциями в растворе благодаря простоте выделения и очистки.

Суперэлектрофилы

Суперелектрофилы определяются как катионные электрофильные реагенты с значительно повышенной реакционной способностью в присутствии суперкислот. Эти соединения были впервые описаны Джорджем А. Олахом. Суперелектрофилы образуются путем протонирования катионного электрофила, приводящего к образованию двойного электрон-дефицитного суперелектрофила. Как заметил Ола, смесь уксусной кислоты и трифторида бора способна отщеплять гидрид-ион от изобутана при взаимодействии с фтористоводородной кислотой, образуя суперкислоту из BF3 и HF. Ответственным реакционноспособным интермедиатом является дикатион [CH3CO2H3]2+. Аналогично, метан может быть нитрован до нитрометана тетрафторборатом нитрония (NOBF) только в присутствии сильной кислоты, такой как фторсерная кислота, посредством протонированного дикатиона нитрония. В гитонических суперелектрофилах заряженные центры разделены не более чем одним атомом, например, протонированный ион нитрония O=N+=O+—H. А в дистонических суперелектрофилах они разделены двумя или более атомами, например, в фторирующем реагенте F TEDA BF4.