Was bestimmt die Stärke des Nukleophilen?

Die Schlüsselfaktoren, die die Stärke des Nucleophils bestimmen, sind Ladung, Elektronegativität, sterische Hinderung und Art des Lösungsmittels.

Berechnen

Die Nukleophilie nimmt mit zunehmender Dichte der negativen Ladung zu.

Ein Anion ist immer ein besseres Nucleophil als ein neutrales Molekül, daher ist die konjugierte Base immer ein besseres Nucleophil.

Somit #"HO"^(-) > "H"_2"O"#; #"H"_2"N"^(-) > "H"_3"N"#; #"HS"^(-) > "H"_2"S"#

Elektronegativität

Ein hoch elektronegatives Atom ist ein schlechtes Nucleophil, weil es nicht bereit ist, seine Elektronen zu teilen.

Mit zunehmender Elektronegativität nimmt die Nucleophilie ab.

Die Ordnung der Elektronegativität ist

#"C"# <# "N"# < #"O"# < #"F"#

Die Reihenfolge der Nukleophilie ist also

#"CH"_3^(-) > "NH"_2^(-) > "HO"^(-) > "F"^(-)#

Sterische Hinderung

Je voluminöser ein Nucleophil ist, desto schwieriger ist es, das Substrat anzugreifen, und desto schwächer wird das Nucleophil.

Die Reihenfolge der Nukleophilie ist also

#("CH"_3)_3"CO"^(-) < ("CH"_3)_2"CHO"^(-) < "CH"_3"CH"_2"O"^(-) > "CH"_3"O"^(-)#

Wirkung des Lösungsmittels

Ein polares protisches Lösungsmittel wie Wasser oder Methanol kann eine Wasserstoffbrücke mit einem Nucleophil eingehen.

Dies erzeugt eine Hülle aus Lösungsmittelmolekülen um das Nucleophil, die seinen Zugang zum Substrat behindert und seine Nucleophilie verringert.

Ein polares aprotisches Lösungsmittel wie Aceton oder Dimethylformamid solvatisiert bevorzugt Kationen und hinterlässt ein nahezu "nacktes" Nucleophil. Dies erhöht seine Nucleophilie.