Nucleofilia y Solvatación
La reacción SN2 será más fácil si se efectúa con un buen nucleófilo atacante. ¿Qué hace que un nucleófilo sea bueno?
En metanol, la sustitución del mesilato de propilo es cada vez más rápida en el orden Cl− < Br− < I−, y el bromometano reacciona más deprisa con CH3S− que con CH3O−. En los dos casos el nucleófilo más reactivo es el menos básico: en un disolvente prótico, los aniones grandes y polarizables están menos solvatados y atacan mejor.
Tres factores determinan la nucleofilia: la carga (con el mismo átomo reactivo, el HO− reacciona más deprisa que el H2O), la electronegatividad (el NH2− es más nucleófilo que el HO− porque el nitrógeno retiene menos sus electrones que el oxígeno) y la solvatación, que puede llegar a invertir la relación entre nucleofilia y basicidad.
La habilidad para ser buen grupo saliente sí se puede relacionar con la basicidad porque los dos son procesos termodinámicos. Sin embargo, la nucleofilia es un proceso cinético.
Cuanto más concentrada esté la carga en el átomo reactivo, mayor será en principio su nucleofilia, pero mayor su interacción con el disolvente, y este actúa como pantalla disminuyendo la nucleofilia. Por tanto, la naturaleza del disolvente es de primordial importancia en una reacción de sustitución nucleófila.
Hay dos tipos fundamentales de disolventes:
La reacción se produce mucho más rápidamente en DMF, disolvente que no contiene hidrógenos que puedan asociarse con el nucleófilo. Los hidrógenos de la formamida, de su N-metilderivado y del metanol se asocian fuertemente por enlace de hidrógeno al cloruro, retardando considerablemente la reacción.
