O que determina a força do nucleófilo?

Os principais fatores que determinam a força do nucleófilo são carga, eletronegatividade, impedimento estérico e natureza do solvente.

cobrar

A nucleofilicidade aumenta à medida que a densidade da carga negativa aumenta.

Um ânion é sempre um nucleófilo melhor que uma molécula neutra, portanto a base conjugada é sempre um nucleófilo melhor.

Assim, ${HO}^{-} > H_{2} O$ $"HO"^(-) > "H"_2"O"$ ; $H_{2} N^{-} > H_{3} N$ $"H"_2"N"^(-) > "H"_3"N"$ ; ${HS}^{-} > H_{2} S$ $"HS"^(-) > "H"_2"S"$

Eletro-negatividade

Um átomo altamente eletronegativo é um nucleófilo ruim porque não está disposto a compartilhar seus elétrons.

À medida que a eletronegatividade aumenta, a nucleofilicidade diminui.

A ordem da eletronegatividade é

$C$ $"C"$ < $N$ $"N"$ < $O$ $"O"$ < $F$ $"F"$

Portanto, a ordem da nucleofilicidade é

${CH}_{3}^{-} > {NH}_{2}^{-} > {HO}^{-} > F^{-}$ $"CH"_3^(-) > "NH"_2^(-) > "HO"^(-) > "F"^(-)$

Obstáculo estérico

Quanto mais granulado é um nucleófilo, mais difícil é atacar o substrato e mais fraco o nucleófilo se torna.

Portanto, a ordem da nucleofilicidade é

${({CH}_{3})}_{3} {CO}^{-} < {({CH}_{3})}_{2} {CHO}^{-} < {CH}_{3} {CH}_{2} O^{-} > {CH}_{3} O^{-}$ $("CH"_3)_3"CO"^(-) < ("CH"_3)_2"CHO"^(-) < "CH"_3"CH"_2"O"^(-) > "CH"_3"O"^(-)$

Efeito do solvente

Um solvente prótico polar, como água ou metanol, pode ligar-se ao hidrogênio com um nucleófilo.

Isso cria uma concha de moléculas de solvente ao redor do nucleófilo que dificulta seu acesso ao substrato e diminui sua nucleofilicidade.

Um solvente aprótico polar como acetona ou dimetilformamida solvatam preferencialmente cátions, deixando um nucleófilo quase "vazio". Isso aumenta sua nucleofilicidade.