Nucleófilo

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En química un nucleófilo (amante de núcleos) es una especie que reacciona cediendo un par de electrones libres a otra especie (el electrófilo), combinándose y enlazándose covalentemente con ella. Un nucleófilo, concepto cinético, es también por definición una base de Lewis, concepto termodinámico. Un nucleófilo puede ser un anión o una molécula neutra con un par de electrones libres.

Los nucleofilos ambidentados son aquellos que tienen dos posibles centros de reacción. Por ejemplo el tiocianato (SCN-).

Nucleofilia[editar]

La nucleofilia es la fuerza como nucleófilo de una especie. Es un concepto cinético, por tanto se mide comparando constantes de velocidad. En la nucleofilia influyen la carga, la basicidad, la polarizabilidad e impedimentos estéricos del nucleófilo y la naturaleza del disolvente. Intuitivamente, en general, la nucleofilia aumenta con la carga negativa, la basicidad y la polarizabilidad y disminuye por impedimento estérico y con la mayor solvatación (mejor un disolvente polar aprótico).

Para entenderlo mejor unos ejemplos:

  • Efecto de la carga:
HO- > H2O;
NH2- > NH3
  • Efecto de la basicidad:
NH3 > H2O;
NH2- > HO-;
CH3S- > Cl-

Podemos ver en estos ejemplos como la nucleofilia disminuye hacia la derecha de la tabla periódica.

  • Efecto de la polarizabilidad y del disolvente:
I- > Br- > Cl-

El anión yoduro con una "nube electrónica" más voluminosa es más polarizable. El anión cloruro más pequeño además es solvatado mejor por el disolvente.

  • El efecto de la polarizabilidad, del tamaño del átomo nucleófilo, se observa claramente en especies neutras donde el efecto de la solvatación no es tan importante como en las especies cargadas:
PH3 > NH3; H2Se > H2S > H2O

Podemos ver con este ejemplo como la nucleofilia aumenta al descender por la tabla periódica.

  • El efecto del impedimento estérico:
CH3O- > (CH3)3CO-

Reactividad[editar]

Sustitución nucleófila[editar]

En este tipo de reacciones un átomo o grupo es sustituido en el sustrato por el nucleófilo. Por ejemplo la reacción de un haluro de alquilo primario con el ion hidróxido:

Ejemplo de sustitución nucleófila

Adición nucleófila[editar]

El nucleófilo se adiciona a un grupo electrófilo. Por ejemplo la reacción de los reactivos de Grignard con cetonas:

Ejemplo de adición nucleófila

Ejemplos[editar]

Nucleófilos de carbono[editar]

Lo son reactivos organometálicos como los reactivos de Grignard o reactivos de alquil-litio. Lo son en general los carbaniones.

Nucleófilos de oxígeno[editar]

Lo son el agua y los alcoholes. Cuando como disolventes actúan en sustituciones nucleófilas se llama a la reacción solvólisis, (hidrólisis y alcohólisis respectivamente). También lo son sus respectivos aniones como el hidróxido (-OH) y los alcóxidos. Sales de ácidos carboxílicos.

Nucleófilos de nitrógeno[editar]

El amoniaco (NH3) y las aminas.

Nucleófilos de azufre[editar]

El anión hidrogenosulfuro (HS-) y los tioles (R-SH), tiolatos (R-S-) y sulfuros (R-S-R).

Véase también[editar]

Bibliografía[editar]

  • K. Peter C. Vollhardt (1994). Química Orgánica. Barcelona: Ediciones Omega S.A. ISBN 84-282-0882-4.