En química orgánica , una reacción de adición nucleofílica ( A N ) es una reacción de adición en la que un compuesto químico con un enlace doble o triple electrófilo reacciona con un nucleófilo , de modo que el enlace doble o triple se rompe. Las adiciones nucleofílicas se diferencian de las adiciones electrófilas en que las primeras reacciones implican que el grupo al que se añaden los átomos acepte pares de electrones, mientras que las últimas reacciones implican que el grupo done pares de electrones.
Las reacciones de adición nucleofílica de nucleófilos con enlaces dobles o triples electrofílicos (enlaces π) crean un nuevo centro de carbono con dos enlaces simples adicionales, o enlaces σ. [1] La adición de un nucleófilo a enlaces dobles o triples carbono-heteroátomo como >C=O o -C≡N muestra una gran variedad. Estos tipos de enlaces son polares (tienen una gran diferencia de electronegatividad entre los dos átomos); en consecuencia, sus átomos de carbono llevan una carga positiva parcial. Esto hace que la molécula sea un electrófilo y el átomo de carbono el centro electrofílico; este átomo es el objetivo principal del nucleófilo. Los químicos han desarrollado un sistema geométrico para describir la aproximación del nucleófilo al centro electrofílico, utilizando dos ángulos, el ángulo de Bürgi-Dunitz y el ángulo de Flippin-Lodge , en honor a los científicos que los estudiaron y describieron por primera vez. [2] [3] [4]
Este tipo de reacción también se denomina adición 1,2-nucleofílica . La estereoquímica de este tipo de ataque nucleofílico no es un problema, cuando ambos sustituyentes alquilo son diferentes y no hay otros problemas de control como la quelación con un ácido de Lewis , el producto de la reacción es un racemato . Las reacciones de adición de este tipo son numerosas. Cuando la reacción de adición va acompañada de una eliminación, la reacción es un tipo de sustitución o una reacción de adición-eliminación .
Con un compuesto carbonílico como electrófilo, el nucleófilo puede ser: [1]
En muchas reacciones nucleofílicas, la adición al grupo carbonilo es muy importante. En algunos casos, el doble enlace C=O se reduce a un enlace simple CO cuando el nucleófilo se une al carbono. Por ejemplo, en la reacción de la cianhidrina, un ion cianuro forma un enlace CC al romper el doble enlace del carbonilo para formar una cianhidrina .
Con electrófilos de nitrilo , la adición nucleofílica se produce mediante: [1]
Cuando un nucleófilo X − se añade a un alqueno , la fuerza impulsora es la transferencia de carga negativa de X al sistema -C=C- insaturado pobre en electrones. Esto ocurre a través de la formación de un enlace covalente entre X y un átomo de carbono, concomitante con la transferencia de densidad electrónica del enlace pi al otro átomo de carbono (paso 1). [1] Durante una segunda reacción telescópica o elaboración (paso 2), el carbanión resultante con carga negativa se combina con un Y electrofílico para formar el segundo enlace covalente. [ cita requerida ]
Los alquenos no sustituidos y no deformados normalmente no son lo suficientemente polares para admitir la adición nucleofílica, pero se conocen algunas excepciones.
La energía de tensión en los fulerenos debilita sus dobles enlaces ; a esto se suma la reacción de Bingel .
Los enlaces adyacentes a un sustituyente que atrae electrones (por ejemplo, un grupo carbonilo , nitrilo o fluoruro ) admiten fácilmente la adición nucleofílica. En este proceso, la adición conjugada , el nucleófilo X añade β al sustituyente, porque entonces dicho sustituyente estabiliza inductivamente la carga negativa del producto. Los sustituyentes aromáticos , aunque típicamente electrofílicos , también pueden estabilizar a veces la carga negativa; por ejemplo, el estireno reacciona en tolueno con sodio para dar 1,3-difenilpropano: [8]
