Электрофилы и нуклеофилы в реакциях образования связей С-С

Существование обширных классов органических реакций, которые могутбыть формально описаны в терминах ионных схем, но в которых реально участвуют ковалентные соединения, позволяет говорить об эквивалентности последних Карбокатионам и карбанионам. После всего сказанного, когда выясняется, что даже неполярные углеводороды — это чуть ли не то же самое, что органические ионы, может показаться, что все грани здесь зыбки, а аналогии чисто формаль-ны. Это, однако, совсем не так, потому что можно найти твердую химическую основу, позволяющую устанавливать вполне реальную эквиватентность кова-лентных реагентов карбкатионам и карбанионам (в определенных рамках, pa-зумеется). Такой основой служит разделение всех реагентов, участвующих в ге-теролитических реакциях, на два класса: электрофилы и нуклеофилы.

Электрофилы (Е) — реагенты, способные принимать пару электронов, а нуклеофилы (Nu) — реагенты, способные отдавать пару электронов с обра­зованием новой связи. Простейший из возможных электрофилов — протон (Н⁺), простейший нуклеофил — гидрид-ион (Н~). Карбокатионы икарбани-оны, содержащие соответственно вакантную орбиталь или неподеленую электронную пару, являются наиболее ярко выраженными представителями эяектрофилов и нуклеофилов.

Однако для того, чтобы соединение вело себя как электрофил, не обяза­тельно изначальное наличие в его структуре электронной вакансии — доста­точно того, чтобы эта вакансия могла формироваться в переходном состоя­нии, в ходе реакционного акта. Аналогично проявление нуклеофильной ре­акционной способности совсем не требует обязательного наличия в молеку­ле готовой неподеленой пары — достаточно того, чтобы пара электронов, принимаемая электрофил ом, в ходе реакционного акта могла бы подаваться нуклеофильным партнером.

Реакционная способность электрофильных и нуклеофильных реагентов может изменяться в очень широких пределах, и их способность имитиро­вать в реальных реакциях поведение карбокатионов и карбанионов очень сильно зависит и от структуры реагента, и от типа реакции, в которой он участвует, и от природы конкретного партнера, и, разумеется, от условий проведения реакции. Тем не менее, вполне возможно хотя бы приблизи­тельно расставить реагенты по степени их реакционной способности (элек-трофильности и нуклеофильности), хотя никогда не следует забывать, что та шкала, которая была установлена для реакции данного типа, вовсе не обяза­тельно будет действительна при переходе к реакциям других типов. Следует также помнить, что далеко не все формально правильные комбинации электрофил + нуклеофил могут соответствовать реально осуществимым реакци­ям (это все-таки не рекомбинация ионов противоположного знака!). Поэто­му стандартный прием ретросинтегического анализа — гетеролитический разрыв связи С-С, упомянутый в начале этой главы, — может нам указать только на структурный прототип предшественников (т. е. структуры карб-окатионов и карбанионов), которые необходимы для ее образования. Необ­ходим еще дополнительный, более трудоемкий и ответственный этап анали­за, который должен дать ответ на вопрос, какие именно типы нуклеофилов и электрофилов — и соответственно конкретные варианты реагентов — могут реально служить эквивалентами этих формальных ионных предшест­венников и с помощью каких реакций может быть осуществлена сборка рас-сматривамой связи С—С с учетом всего структурного контекста целевой молекулы. Разберем теперь на характерных примерах, как можно спланиро­вать сборку связи С—С в некоторых наиболее часто встречающихся струк­турных фрагментах.