Adición nucleofílica

En química orgánica, una reacción de adición nucleófila es una reacción de adición en la que un compuesto químico con un doble o triple enlace electrófilo reacciona con un nucleófilo, de modo que el doble o triple enlace se rompe. Las adiciones nucleófilas se diferencian de las adiciones electrófilas en que las primeras reacciones involucran al grupo al que se agregan átomos que aceptan pares de electrones, mientras que las últimas reacciones involucran al grupo que dona pares de electrones.

Adición de dobles enlaces carbono-heteroátomo

Las reacciones de adición nucleófila de nucleófilos con doble o triple enlace electrófilo (enlaces π) crean un nuevo centro de carbono con dos enlaces simples o σ adicionales. La adición de un nucleófilo a enlaces dobles o triples carbono-heteroátomo como >C=O o -C≡N muestra una gran variedad. Este tipo de enlaces son polares (tienen una gran diferencia de electronegatividad entre los dos átomos); en consecuencia, sus átomos de carbono tienen una carga positiva parcial. Esto convierte a la molécula en un electrófilo y al átomo de carbono en el centro electrófilo; este átomo es el objetivo principal del nucleófilo. Los químicos han desarrollado un sistema geométrico para describir la aproximación del nucleófilo al centro electrófilo, utilizando dos ángulos, los ángulos de Bürgi-Dunitz y Flippin-Lodge, siguiendo a los científicos que los estudiaron y describieron por primera vez.

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 existen 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, el tipo de reacción es sustitución de acilo nucleófilo o reacción de adición-eliminación.

Adición a grupos carbonilo

Con un compuesto carbonílico como electrófilo, el nucleófilo puede ser:

• agua en hidratación a un diol geminal (hidrado)
• alcohol en acetalización a un acetal
• un hidrato en reducción a un alcohol
• amina con formaldehído y un compuesto de carbono en la reacción Mannich
• un ión enolado en una reacción aldolora o Baylis-Hillman
• un núcleo organometálico en la reacción Grignard o la reacción Barbier relacionada o una reacción Reformatskii
• ylides como un reactivo de Wittig o el reactivo de Corey-Chaykovsky o carbaniones α-silil en la olefinación de Peterson
• un carbanión fosfonato en la reacción Horner–Wadsworth–Emmons
• una piridina zwitterion en la reacción de Hammick
• un acetilde en reacciones de alquinilación.
• un ion cianuro en reacciones cyanohidrinas

En muchas reacciones nucleofílicas, la adición del grupo carbonilo es muy importante. En algunos casos, el doble enlace C=O se reduce a un enlace simple C-O cuando el nucleófilo se une al carbono. Por ejemplo, en la reacción de cianhidrina, un ion cianuro forma un enlace C-C rompiendo el doble enlace del carbonilo para formar una cianhidrina.

Adición a nitrilos

With nitrile electrophilic, nucleophilic addition take place by:

• hidrolisis de un nitrilo para formar un amide o un ácido carboxílico
• nucleófilos organozincos en la reacción Blaise
• alcoholes en la reacción de Pinner.
• el nitrilo nitrilo α-carbono en la reacción Thorpe. La versión intramolecular se llama la reacción Thorpe-Ziegler.
• Reactivos Grignard para formar imines. La ruta ofrece cetonas siguiendo hidrolisis o aminas primarias después de la reducción de inna.

Adición de dobles enlaces carbono-carbono

Cuando un nucleófilo X⁻ se suma a un alqueno, la fuerza impulsora es la transferencia de carga negativa de X al sistema insaturado -C=C-, pobre en electrones. Esto ocurre mediante 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). Durante una segunda reacción o estudio telescópico (paso 2), el carbanión cargado negativamente resultante se combina con un Y electrófilo para formar el segundo enlace covalente.

Los alquenos no sustituidos y sin deformación normalmente no son lo suficientemente polares para admitir la adición nucleofílica, pero se conocen algunas excepciones. La más famosa es la reacción de Varrentrapp, en la que se produce una adición nucleofílica en forma de "cremallera". finalmente termina en descarboxilación. Sin embargo, la mayoría de las adiciones nucleofílicas se realizan a un alqueno sustituido o tenso.

La energía de tensión en los fullerenos debilita sus dobles enlaces; A esto se le suma la reacción de Bingel.

Los enlaces adyacentes a un sustituyente aceptor de electrones (por ejemplo, un grupo carbonilo, nitrilo o fluoruro) admiten fácilmente la adición nucleofílica. En este proceso de adición de conjugados, el nucleófilo X añade β al sustituyente, porque entonces dicho sustituyente estabiliza inductivamente la carga negativa del producto. Los sustituyentes aromáticos, aunque típicamente electrófilos, a veces también pueden estabilizar la carga negativa; por ejemplo, el estireno reacciona en tolueno con sodio para dar 1,3-difenilpropano: