A legfontosabb különbség a nukleofil és az elektrofil között az, hogy a nukleofil olyan anyag, amely pozitív centrumot keres, míg az elektrofilek olyan negatív centrumokat keresnek, amelyekben extra elektronok vannak.
A töltésleválás következtében keletkező fajokat „elektrofileknek” és „nukleofileknek” nevezhetjük. Ebben a cikkben megvitatjuk, mi is pontosan a nukleofil vagy az elektrofil. Az elektrofilek és a nukleofilek fontosak a kémiai reakciók elindításához. Ezenkívül fontosak a reakciók lefolyásának leírásához. A szerves kémiában a reakciómechanizmusokat aszerint kategorizálhatjuk, hogy melyik faj (elektrofil vagy nukleofil) kezdi megtámadni a többi fajt. A nukleofil szubsztitúció, a nukleofil addíció, az elektrofil szubsztitúció és az elektrofil addíció a szerves reakciókat leíró négy fő mechanizmus.
Mi az a nukleofil?
A nukleofil bármely negatív ion vagy bármely semleges molekula, amelynek legalább egy meg nem osztott elektronpárja van. A nukleofil olyan anyag, amely nagyon elektropozitív, ezért szeretnek kölcsönhatásba lépni a pozitív központokkal. A magányos elektronpár segítségével reakciókat tud elindítani. Például, amikor egy nukleofil reagál egy alkil-halogeniddel, a nukleofil magányos párja megtámadja a halogént hordozó szénatomot. Ennek a szénatomnak részleges pozitív töltése van a szén és a halogénatom elektronegativitási értékei közötti különbség miatt. Miután a nukleofil a szénhez kapcsolódik, a halogén távozik. Az ilyen típusú reakciókat nukleofil szubsztitúciós reakcióknak nevezzük.
01. ábra: Nukleofil addíciós reakció
Van egy másik típusú reakció, amelyet a nukleofilek elindíthatnak; nukleofil eliminációs reakciónak nevezzük. A nukleofilitás a reakciómechanizmusokról beszél; így a reakciósebességek jelzése. Például, ha a nukleofilitás magas, akkor egy bizonyos reakció gyors lesz, és ha a nukleofilitás alacsony, akkor a reakció sebessége lassú. Mivel a nukleofilek elektronokat adnak, Lewis definíciója szerint ezek bázisok.
Mi az elektrofil?
Az elektrofilek reagensek, amelyek reakcióik során többlet elektronokat keresnek, amelyek stabil elektronok vegyértékhéjat adnak nekik. A karbokationok elektrofilek. Elektronhiányosak, és csak hat elektron van a vegyértékhéjukban. Emiatt a karbokationok Lewis-savként működhetnek. Elfogadnak egy elektronpárt egy nukleofiltől, és kitöltik a vegyértékhéjat.
02. ábra: Elektrofil addíciós reakció
Az elektrofileknek lehet formális pozitív töltése, részleges pozitív töltése vagy hiányos oktettjű védőhéja. Az elektrofil szubsztitúciós és elektrofil addíciós reakciók a két fő reakció, amelyet az elektrofilek elindíthatnak. Az elektrofil szubsztitúciós reakcióban az elektrofil egy vegyületben lévő atomot vagy csoportot kiszorít. Ezt az eseményt főleg aromás vegyületeknél láthatjuk. Például ezek azok a mechanizmusok, amelyekben a nitrocsoport a hidrogén kiszorításával kapcsolódik a benzolgyűrűhöz. Az elektrofil addíciós reakció során a molekulában lévő pi kötés felbomlik, és új szigma kötés jön létre a molekula és az elektrofil között.
Mi a különbség a nukleofil és az elektrofil között?
A nukleofil bármely negatív ion vagy bármely semleges molekula, amely legalább egy meg nem osztott elektronpárral rendelkezik, míg az elektrofilek reagensek, amelyek reakcióik során olyan extra elektronokat keresnek, amelyek stabil elektronok vegyértékhéjat adnak számukra. Így a legfontosabb különbség a nukleofil és az elektrofil között az, hogy a nukleofil olyan anyag, amely pozitív központot keres, míg az elektrofilek olyan negatív központokat keresnek, amelyek extra elektronokkal rendelkeznek. Ezenkívül a nukleofileket Lewis-bázisoknak, míg az elektrofileket Lewis-savaknak tekinthetjük. Ezért ez egy másik különbség a nukleofil és az elektrofil között.
Az alábbi infografika táblázatba foglalja a nukleofil és az elektrofil közötti különbséget egymás melletti összehasonlításként.
Összefoglaló – Nukleofil vs elektrofil
A nukleofilek és az elektrofilek a kémiai anyagok két különböző formája, amelyek különböző kémiai reakciókat képesek elindítani. A legfontosabb különbség a nukleofil és az elektrofil között az, hogy a nukleofil olyan anyag, amely pozitív centrumot keres, míg az elektrofilek olyan negatív centrumokat keresnek, amelyekben extra elektronok vannak.
