В органической химии реакция нуклеофильного присоединения ( AN ) — это реакция присоединения , в которой химическое соединение с электрофильной двойной или тройной связью реагирует с нуклеофилом , так что двойная или тройная связь разрывается. Нуклеофильные присоединения отличаются от электрофильных присоединённых тем, что в первых реакциях участвует группа, к которой присоединяются атомы, принимающая электронные пары, тогда как во вторых реакциях участвует группа, отдающая электронные пары.
Реакции нуклеофильного присоединения нуклеофилов с электрофильной двойной или тройной связью (π-связи) создают новый углеродный центр с двумя дополнительными одинарными или σ-связями. [1] Присоединение нуклеофила к двойным или тройным связям углерод-гетероатом, таким как >C=O или -C≡N, демонстрирует большое разнообразие. Эти типы связей являются полярными (имеют большую разницу в электроотрицательности между двумя атомами); следовательно, их атомы углерода несут частичный положительный заряд. Это делает молекулу электрофилом, а атом углерода — электрофильным центром; этот атом является основной целью для нуклеофила. Химики разработали геометрическую систему для описания подхода нуклеофила к электрофильному центру, используя два угла, углы Бюрги–Дуница и Флиппина–Лоджа , в честь ученых, которые впервые их изучили и описали. [2] [3] [4]
Этот тип реакции также называется 1,2-нуклеофильным присоединением . Стереохимия этого типа нуклеофильной атаки не является проблемой, когда оба алкильных заместителя разнородны и нет никаких других контролирующих проблем, таких как хелатирование с кислотой Льюиса , продукт реакции представляет собой рацемат . Реакции присоединения этого типа многочисленны. Когда реакция присоединения сопровождается элиминированием, реакция является типом замещения или реакции присоединения-элиминирования .
При использовании карбонильного соединения в качестве электрофила нуклеофилом может быть: [1]
Во многих нуклеофильных реакциях добавление к карбонильной группе очень важно. В некоторых случаях двойная связь C=O восстанавливается до одинарной связи CO , когда нуклеофил связывается с углеродом. Например, в реакции циангидрина цианид-ион образует связь CC , разрывая двойную связь карбонила с образованием циангидрина .
С нитрильными электрофилами нуклеофильное присоединение происходит путем: [1]
Когда нуклеофил X − присоединяется к алкену , движущей силой является перенос отрицательного заряда от X к бедной электронами ненасыщенной системе -C=C-. Это происходит посредством образования ковалентной связи между X и одним атомом углерода, сопровождающегося переносом электронной плотности от пи-связи на другой атом углерода (шаг 1). [1] Во время телескопической второй реакции или обработки (шаг 2) полученный отрицательно заряженный карбанион соединяется с электрофильным Y, образуя вторую ковалентную связь. [ необходима цитата ]
Незамещенные и ненапряженные алкены обычно недостаточно полярны, чтобы допускать нуклеофильное присоединение, но известно несколько исключений.
Энергия деформации в фуллеренах ослабляет их двойные связи ; к этому добавляется реакция Бингеля .
Связи, смежные с электроноакцепторным заместителем (например, карбонильной группой , нитрилом или фторидом ), легко допускают нуклеофильное присоединение. В этом процессе, сопряженном присоединении , нуклеофил X добавляет β к заместителю, поскольку затем указанный заместитель индуктивно стабилизирует отрицательный заряд продукта. Ароматические заместители, хотя обычно являются электрофильными , также иногда могут стабилизировать отрицательный заряд; например, стирол реагирует в толуоле с натрием, давая 1,3-дифенилпропан: [8]
