Nøgleforskellen mellem nukleofil og elektrofil er, at nukleofilen er et stof, der søger et positivt center, hvorimod elektrofilerne søger negative centre, der har ekstra elektroner.
Vi kan navngive de arter, der opstår på grund af en ladningsadskillelse, som "elektrofiler" og "nukleofiler". Vi vil diskutere, hvad der præcist er en nukleofil eller en elektrofil i denne artikel. Elektrofiler og nukleofiler er vigtige for at igangsætte kemiske reaktioner. Yderligere er de vigtige for at beskrive, hvordan reaktionerne forløber. I organisk kemi kan vi kategorisere reaktionsmekanismer afhængigt af den oprindelige art (enten en elektrofil eller nukleofil), der begynder at angribe de andre arter. Nukleofil substitution, nukleofil addition, elektrofil substitution og elektrofil addition er de fire hovedtyper af mekanismer, der beskriver organiske reaktioner.
Hvad er nukleofil?
En nukleofil er en hvilken som helst negativ ion eller ethvert neutr alt molekyle, der har mindst ét ikke-delt elektronpar. Nukleofil er et stof, der er meget elektropositivt, og derfor gerne interagerer med positive centre. Det kan igangsætte reaktioner ved hjælp af det enlige elektronpar. For eksempel, når en nukleofil reagerer med et alkylhalogenid, angriber nukleofilens enlige par carbonatomet, der bærer halogenet. Dette carbonatom har en delvis positiv ladning på grund af forskellen mellem elektronegativitetsværdierne for dette carbon og halogenatomet. Efter at nukleofilen binder sig til kulstoffet, forlader halogenet. Vi kalder denne type reaktioner som nukleofile substitutionsreaktioner.
Figur 01: En nukleofil tilføjelsesreaktion
Der er en anden type reaktion, som nukleofiler kan initiere; vi kalder det nukleofil eliminationsreaktion. Nukleofilicitet fortæller om reaktionsmekanismerne; således er det en indikation af reaktionshastighederne. For eksempel, hvis nukleofilicitet er høj, så bliver en vis reaktion hurtig, og hvis nukleofilicitet er lav, er reaktionshastigheden langsom. Da nukleofiler donerer elektroner, ifølge Lewis definition, er de baser.
Hvad er elektrofil?
Elektrofiler er reagenser, som i deres reaktioner søger de ekstra elektroner, der vil give dem en stabil valensskal af elektroner. Carbocations er elektrofiler. De er elektronmangel og har kun seks elektroner i deres valensskal. På grund af dette kan carbocations fungere som Lewis-syrer. De accepterer et elektronpar fra en nukleofil og fylder valensskallen.
Figur 02: En elektrofilisk tilføjelsesreaktion
Elektrofiler kan have en formel-positiv ladning, delvis-positiv ladning eller en valanceskal med en ufuldstændig oktet. Elektrofil substitution og elektrofile additionsreaktioner er de to hovedreaktioner, som elektrofiler kan initiere. I en elektrofil substitutionsreaktion fortrænger en elektrofil et atom eller en gruppe i en forbindelse. Vi kan hovedsageligt se denne hændelse i aromatiske forbindelser. For eksempel er dette mekanismerne med en nitrogruppe, der binder sig til benzenringen ved at fortrænge brint. I en elektrofil additionsreaktion nedbrydes en pi-binding i et molekyle, og en ny sigma-binding dannes mellem molekylet og elektrofilen.
Hvad er forskellen mellem nukleofil og elektrofil?
En nukleofil er en hvilken som helst negativ ion eller et hvilket som helst neutr alt molekyle, der har mindst ét ikke-delt elektronpar, hvorimod elektrofilerne er reagenser, som i deres reaktioner søger de ekstra elektroner, der vil give dem en stabil valensskal af elektroner. Således er den vigtigste forskel mellem nukleofil og elektrofil, at nukleofilen er et stof, der søger et positivt center, mens elektrofilerne søger negative centre, der har ekstra elektroner. Desuden kan vi betragte nukleofiler som Lewis-baser, mens elektrofiler som Lewis-syrer. Derfor er dette endnu en forskel mellem nukleofil og elektrofil.
Nedenstående infografik viser forskellen mellem nukleofil og elektrofil som en side om side sammenligning.
Opsummering – Nukleofil vs elektrofil
Nukleofiler og elektrofiler er to forskellige former for kemiske arter, der har evnen til at igangsætte forskellige kemiske reaktioner. Den vigtigste forskel mellem nukleofil og elektrofil er, at nukleofilen er et stof, der søger et positivt center, hvorimod elektrofilerne søger negative centre, der har ekstra elektroner.
