Sostituzione elettrofila (SE): elettrofili e gruppi uscenti
Nei sistemi con alta densità elettronica, le reazioni di sostituzione elettrofila si svolgono in due fasi a seguito dell’attacco di un elettrofilo contenente una lacuna elettronica sotto forma di ione positivo o di dipolo, seguito dall’eliminazione di un gruppo uscente Z che cede il suo doppietto elettronico di legame al substrato.
Gruppi Uscenti
Tra i gruppi uscenti più importanti ci sono quelli che possono esistere senza la coppia di elettroni necessari a completare l’orbita esterna, tra cui il protone. Il suo allontanamento può essere provocato da parte di una base o di un nucleofilo presente nel sistema. Talvolta, l’eliminazione del gruppo uscente segue l’attacco elettrofilo come evoluzione del carbocatione intermedio.
Le reazioni di sostituzione elettrofila coinvolgono substrati ricchi di elettroni, in particolare gli atomi di carbonio ibridati sp2, soprattutto quelli aromatici, sui quali la reazione procede in due stadi distinti: attacco dell’elettrofilo ed eliminazione del gruppo uscente. Anche gli eteroatomi subiscono reazioni di sostituzione elettrofila con un meccanismo a due stadi. Infine, la sostituzione elettrofila si può verificare su atomi di carbonio ibridati sp3 per i quali si osservano diversi meccanismi.
Elettrofili
Gli agenti elettrofili più comuni sono:
1) acidi protici, che agiscono attaccando sia gli elettroni π per dar luogo a carbocationi, sia gli elettroni n di eteroatomi formando ioni –ionio.
2) acidi di Lewis, utilizzati soprattutto per attaccare gli elettroni n di eteroatomi.
3) gli ioni derivati da acidi minerali ad opera di acidi protici forti.
4) carbocationi derivabili da differenti classi di composti.
5) gli ioni immonio e i carbeni, che a causa della loro carenza elettronica si comportano come agenti elettrofili.
La facilità di una reazione di sostituzione elettrofila può essere influenzata tenendo conto di diversi fattori: natura del substrato, natura dell’elettrofilo, natura del gruppo uscente, ruolo del solvente e dei catalizzatori.