Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




27.01.2021


27.01.2021


27.01.2021


27.01.2021


27.01.2021





Яндекс.Метрика





Электрофил

06.09.2021

Электрофил (от др.-греч. ἤλεκτρον — «янтарь» + др.-греч. φιλέω — «любить», дословно «любящий электроны») — реагент или молекула, имеющая свободную орбиталь на внешнем электронном уровне. Как правило такие реагенты являются акцепторами пары электронов при образовании химической связи с нуклеофилом, являющимся донором электронной пары и вытесняет уходящую группу в виде положительно заряженной частицы. Все электрофилы являются кислотами Льюиса.

Электрофилы проявляют свойства электронодефицитных реагентов, стремящихся к заполнению вакантной орбитали электронами. К электрофилам относятся положительно заряженные ионы — катионы (самый простой пример протон H+, карбокатионы, NO2+), электронодефицитные нейтральные молекулы — SO3, а также молекулы с сильнополяризованной связью (HCOO-Br+).

Реакции, протекающие с участием электрофилов:

  • Реакции электрофильного замещения SE
  • Реакции электрофильного присоединения AdE

Примеры

Реакции электрофильного присоединения AdE

Характерны для углеводородов с ненасыщенными связями — алкенам, диенам, алкинам. Наиболее распространённой реакцией AdE является присоединение галогенов к кратной связи. Галогены выступают в роли электрофилов. Механизм присоединения рассмотрен на примере образования 1,2-дибромэтана, в результате взаимодействия этилена с бромом по реакции:

C H 2 = C H 2 + B r 2 → C H 2 B r − C H 2 B r {displaystyle {mathsf {CH_{2}=CH_{2}+Br_{2} ightarrow CH_{2}Br-CH_{2}Br}}} .

Присоединение брома по кратной связи включает 3 стадии:

  • Образование π-комплекса Молекула Br2 выступающая в роли электрофила взаимодействует с электронодонорной молекулой алкена, в результате образуется нестабильный интермедиат (промежуточное соединение) — π-комплекс. Стадия протекает быстро.
  • Образование циклического бромониевого иона На этой стадии происходит преобразование π-комплекса в циклический бромониевый ион. В процессе образования этого циклического катиона происходит гетеролитический разрыв связи Br-Br и пустая р-орбиталь sp2-гибридизованного атома углерода перекрывается с р-орбиталью "неподелённой пары" электронов атома галогена, образуя циклический ион бромония.
  • Нуклеофильная атака бромид-иона На последней, третьей стадии анион брома как нуклеофильный агент атакует один из атомов углерода бромониевого иона. Нуклеофильная атака бромид-иона приводит к раскрытию трехчленного цикла и образованию вицинального дибромида (от лат. vic — рядом). Эту стадию формально можно рассматривать как нуклеофильное замещение SN2 у атома углерода, где уходящей группой является катион брома Br+ .
  • Данный механизм относится к реакции бимолекулярного электрофильного присоединения AdE2

    Присоединение галогеноводородов

    Другой важной реакций электрофильного присоединения к ненасыщенным углеводородам является давно известное гидрогалогенирование.

    Шкала электрофильности

    Существуют несколько методов для ранжирования электрофилов в порядке их реактивности. Один из них это омега индекс — ω или индекс электрофильности, изобретённый американским физикохимиком Робертом Парром. Омега индекс определяется как:

    ω = χ 2 2 η {displaystyle omega ={frac {chi ^{2}}{2eta }},}

    отношение квадрата χ 2 {displaystyle chi ^{2},} электроотрицательности, к так называемой η {displaystyle eta ,} химической твёрдости. Это отношение соответствует уравнению нахождения электрической мощности:

    P = V 2 R {displaystyle P={frac {V^{2}}{R}},}

    где R {displaystyle R,} это электрическое сопротивление и V {displaystyle V,} — напряжение. В этом смысле индекс электрофильности является своего рода мощностью того или иного электрофильного реагента. Индекс электрофильности величина безразмерная.


    Индекс электрофильности также существует для свободных радикалов.

    Электрофилы как канцерогены

    Негативные проявления связанные с канцерогенами, возникают вследствие наличия у последних электрофильных свойств, они легко взаимодействуют с нуклеофильными группами азотистых оснований (NH2-группы), входящих в состав нуклеиновых кислот, в частности ДНК, образуя с ней ковалентно связанные (зачастую прочно) ДНК-аддукты. Особенно это свойство выражено у генотоксических канцерогенов.