Nucleophile

Basen sind Verbindungen mit einem freien Elektronenpaar. Brönsted-Basen können Protonen anlagern, Lewis-Basen können sich mit Lewis-Säuren verbinden, das sind Teilchen mit einem leeren Orbital (bzw. einer leeren Kugelwolke).

Basen, die sich mit Carbenium-Ionen verbinden oder die positiv polarisierte Kohlenstoff-Atome angreifen, werden als Nucleophile bezeichnet (nucleophil = "kernliebend").

Man unterscheidet zwischen anionischen Nucleophilenund neutralen Nucleophile. Außerdem gibt es ambifunktionelle Nucleophile.

Die wichtigsten anionischen Nucleophile sind:

• Das Hydroxid-Ion OH^-
• Das Alkoholat-Ion RO^-
• Das Thiolat-Ion RS^-
• Die Halogenid-Ionen Cl^-, Br^- und I^-
• Das Cyanid-Ion CN^-

Die wichtigsten neutralen Nucleophile sind:

• Amine R-NH₂
• Alkene
• Alkohole R-OH
• Wasser H-OH
• Thiole R-SH

Auch heterocyclische Aromaten wie Pyridin können wegen des freien Elektronenpaars des N-Atoms im Ring als Lewis-Basen und Nucleophile auftreten.

Ambifunktionelle Nucleophile

Das Cyanid-Ion ^-C≡N

Das Nitrit-Ion O=N-O^-

Zwar befindet sich die negative Ladung des Cyanid-Ions am C-Atom, doch hat auch das N-Atom ein freies Elektronenpaar und ist negativ, könnte also ebenfalls als nucleophiles Zentrum fungieren. Und das scheint tatsächlich vorzukommen, es bilden sich dann nicht Nitrile R-C≡N, sondern Isocycanide R-N≡C.

Auch das Anion der salpetrigen Säure ist ein solches ambifuktionelles Nucleophil. Sowohl das O-Atom mit der negativen Ladung wie auch das zentrale N-Atom mit dem freien Elektronenpaar kann als Nucleophil auftreten.

Gemeinsam ist allen nucleophilen Teilchen Folgendes:

1. Sie besitzen ein stark elektronegatives Atom (O, N, Cl etc.)

2. An diesem elektronegativen Atom befindet sich mindestens ein freies Elektronenpaar.

Genau die gleichen Voraussetzungen werden auch von den Lewis-Basen erfüllt.

Nucleophilie

Unter diesem Begriff versteht man die Stärke eines Nucleophils. Je nach Lösemittel, Temperatur und anderen Reaktionsbedingungen gibt es starke, mittelstarke und schwache Nucleophile. In wässriger Lösung ist beispielsweise das Iodid-Ion ein stärkeres Nucleophil als das Chlorid-Ion, in Aceton dagegen ist das Chlorid-Ion ein stärkeres Nucleophil als das Iodid-Ion.