6.3 : Nükleofiller

"Nükleofil" kelimesinin Yunanca bir kökü vardır ve çekirdeği seven anlamına gelir. Nükleofiller, yüksek enerjili bir moleküler yörüngede (HOMO) bir çift elektrona sahip negatif yüklü veya nötr türlerdir. Bu türler elektron çifti bağışlama eğiliminde olduğundan nükleofiller de Lewis bazları olarak kabul edilir. OH⁻, Cl⁻ veya HS⁻ gibi bir veya daha fazla elektron çiftine sahip negatif yüklü türler tipik olarak nükleofillerdir. Benzer şekilde amonyak, aminler, su ve alkol gibi nötr türler de bağlanmayan yalnız elektron çiftlerine sahiptir ve nükleofil gibi davranabilirler. Ayrıca, yalnız bir elektron çifti olmayan moleküller, örneğin alkenler ve π yörüngelerini bağlayan aromatik halkalar nükleofiller gibi davranabilirler.

Bir nükleofilin, bir ortanık reaksiyonunda ayrılan bir grubu değiştirme konusundaki göreceli gücüne nükleofilik denir. Negatif yüklü türler, nötr benzer türlere göre daha nükleofiliktir. Ampirik bir kural olarak, bir konjuge asidin pK_a'sı ne kadar yüksek olursa, nükleofil de o kadar iyi olur. Örneğin, suyun eşlenik bazı olan hidroksit iyonu (pK_a 15.7), asetik asidin eşlenik bazı olan asetat iyonundan (pK_a~5) daha iyi bir nükleofildir.

Nükleofiliklik belirli bir türe verilen doğal bir özellik olmadığından, reaksiyonun yürütüldüğü solvent türü de dahil olmak üzere birçok faktörden etkilenir. Polar protik çözücülerde anyonların yüksek çözünmesi, nükleofilin ortanık reaksiyonlarına katılma olanağını azaltır.

Halojenürleri karşılaştırırken, en küçük ve en elektronegatif anyon olan florür en güçlü şekilde çözülürken, en büyük ve en az elektronegatif iyon olan iyodür en az çözülür. Bu nedenle polar protik çözücülerde iyodür en iyi nükleofildir. Ancak polar aprotik çözücülerde anyonlar, zayıf çözünme nedeniyle "çıplaktır" ve nükleofilik saldırıya serbestçe katılabilirler. Polar aprotik çözücülerde, nükleofilin bazlığı, nükleofilliğini belirler ve florürü en iyi nükleofil yapar.

Ayrıca atomların polarize edilebilirliği nükleofilliği etkiler. Polarize edilebilirlik, buluttaki elektronların ne kadar kolay bozulabileceğini açıklar. Büyük atomlu bir nükleofil daha fazla polarize edilebilirliğe sahiptir; bu, elektronları daha sıkı tutulan küçük bir atomla karşılaştırıldığında elektrofile daha yüksek bir elektron yoğunluğu bağışlayabileceği anlamına gelir.