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6.3 : 求核試薬

「求核剤」という言葉はギリシャ語に語源があり、核に友好的であるという意味を持ちます。 求核試薬は、高エネルギー被占分子軌道 (HOMO) 内に一対の電子を持つ、負に帯電した種または中性種のいずれかです。 これらの種は電子対を供与する傾向があるため、求核剤もルイス塩基とみなされます。 OH, Cl、HS など、1 対または数対の電子を持つ負に荷電した種は、通常求核試薬です。 同様に、アンモニア、アミン、水、アルコールなどの中性種は非結合孤立電子対を持ち、求核剤として作用する可能性があります。 さらに、アルケンや結合π軌道を持つ芳香環など、孤立電子対を持たない分子でも求核剤として機能する可能性があります。

置換反応において脱離基を置換する求核剤の相対的な強さは、求核性と呼ばれます。 負に帯電した種は、中性の対応する種よりも求核性が高くなります。 経験則として、共役酸の pKa が高いほど、求核剤は優れています。 たとえば、水の共役塩基である水酸化物イオン (pKa 15.7) は、酢酸の共役塩基である酢酸イオン (pKa ~ 5) よりも優れた求核剤です。

求核性は特定の種に固有の特性ではないため、反応が行われる溶媒の種類など、多くの要因の影響を受けます。 極性プロトン性溶媒では、アニオンの溶媒和が高いため、置換反応に参加する求核試薬の利用可能性が低下します。

ハロゲン化物を比較すると、最も小さく最も電気陰性度の高いアニオンであるフッ化物が最も強く溶媒和されますが、最も大きく最も電気陰性度の低いイオンであるヨウ化物は最も溶媒和されません。 したがって、極性プロトン性溶媒では、ヨウ化物が最良の求核剤となります。 しかし、極性非プロトン性溶媒では、アニオンは溶媒和が不十分なため「裸」であり、求核攻撃に自由に参加できます。 極性非プロトン性溶媒では、求核剤の塩基性がその求核性を決定し、フッ化物が最良の求核剤となります。

さらに、原子の分極率は求核性に影響します。 分極率は、雲内の電子がどれだけ簡単に歪むかを表します。 大きな原子を持つ求核剤は分極率が高く、電子がよりしっかりと保持されている小さな原子と比較して、より高い電子密度を求電子剤に供与できることを意味します。

タグ

NucleophileLewis BaseNegatively Charged SpeciesNeutral SpeciesLone Pair Of ElectronsNucleophilicityPKaConjugate AcidSolvent

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