6.3 : محبو النيوكليوفيلات

كلمة "نيوكليوفيل" لها جذر يوناني وتترجم إلى محبة النواة. النيوكليوفيلات هي إما أنواع سالبة الشحنة أو محايدة مع زوج من الإلكترونات في مدار جزيئي مشغول عالي الطاقة (HOMO). وبما أن هذه الأنواع تميل إلى التبرع بأزواج الإلكترونات، فإن النيوكليوفيلات تعتبر قواعد لويس أيضًا. الأنواع ذات الشحنة السالبة، مثل OH⁻, Cl⁻، أو HS⁻، التي تحتوي على زوج واحد أو عدة أزواج من الإلكترونات، عادة ما تكون من النيوكليوفيلات. وبالمثل، فإن الأنواع المحايدة مثل الأمونيا والأمينات والماء والكحول تحتوي على أزواج وحيدة من الإلكترونات غير مرتبطة ويمكن أن تكون بمثابة نيوكليوفيلات. علاوة على ذلك، فإن الجزيئات التي لا تحتوي على زوج وحيد من الإلكترونات لا تزال قادرة على العمل كنيوكليوفيلات، مثل الألكينات والحلقات العطرية ذات المدارات الباي الرابطة.

تسمى القوة النسبية للنواة المحبة للنواة لإزاحة المجموعة المغادرة في تفاعل الاستبدال بالقوة النوكليوفيلية. الأنواع ذات الشحنة السالبة هي أكثر محبة للنواة من الأنواع المحايدة. كقاعدة تجريبية، كلما ارتفع pK_a للحمض المرافق، كلما كان محبًا للنواة أفضل. على سبيل المثال، أيون الهيدروكسيد — قاعدة مرافقة من الماء (pK_a 15.7) هو نوكليوفيل أفضل من أيون الأسيتات — قاعدة مرافقة لحمض الأسيتيك (pK_a~5).

وبما أن النزعة النوكليوفيلية ليست خاصية متأصلة في نوع معين، فإنها تتأثر بالعديد من العوامل، بما في ذلك نوع المذيب الذي يتم فيه التفاعل. في المذيبات البروتينية القطبية، يؤدي الذوبانية العالي للأنيونات إلى تقليل إتاحة النيوكليوفيل للمشاركة في تفاعلات الاستبدال.

عند مقارنة الهاليدات، يكون الفلورايد، وهو أصغر الأيونات وأكثرها سالبية كهرسلبية، مذابًا هو الأقوى، في حين أن اليوديد، وهو الأيون الأكبر والأقل سالبية كهرسلبية، هو الأقل مذابًا. وهكذا، في المذيبات البروتينية القطبية، يعتبر اليوديد أفضل نيوكليوفيل. ومع ذلك، في المذيبات اللابروتيكية القطبية، تكون الأنيونات "عارية" بسبب سوء الذوبانية ويمكن أن تشارك بحرية في هجوم نيوكليوفيلي. في المذيبات اللابروتيكية القطبية، تحدد قاعدية النيوكليوفيلية نيوكليوفيليته، مما يجعل الفلورايد أفضل نيوكليوفيل.

علاوة على ذلك، فإن قابلية استقطاب الذرات تؤثر على النيوكليوفيلية. تصف قابلية الاستقطاب مدى سهولة تشويه الإلكترونات الموجودة في السحابة. يتمتع النيوكليوفيل ذو الذرة الكبيرة بقدرة أكبر على الاستقطاب، مما يعني أنه يمكنه التبرع بكثافة إلكترونية أعلى للإلكتروفيل مقارنة بالذرة الصغيرة، التي يتم الاحتفاظ بإلكتروناتها بشكل أكثر إحكامًا.