Reagenzien werden
nach ihren elektronischen Eigenschaften und der Art ihres Angriffs auf ein
Substrat in zwei große Gruppen unterteilt - Nucleophile und Elektrophile.
Als Elektrophile werden Reagenzien bezeichnet, die "Elektronen
lieben". Das sind Reagenzien die kationisch sind, eine Elektronenlücke
oder an einem Atom einen Elektronenmangel besitzen. Sie reagieren mit Substraten,
die über freie ungebundene Elektronenpaare oder über 
Systeme
verfügen.
Beispiele für elektrophile Reagenzien
Kationische Elektrophile
sind das Proton, das Nitronium- und das Nitrosyl-Kation und das Bromonium-Ion.
Diese Elektrophile werden bei einer chemischen Reaktion in einem vorgelagerten
Gleichgewicht gebildet. Alle Lewis-Säuren
sind Elektrophile. So reagieren das Aluminium(III)chlorid, das Eisen(III)-bromid
und das Bortrifluorid als typische Elektrophile, da sie über eine
Elektronenlücke verfügen. Häufig benutzt man auch Komplexe
einer Lewis-Säure mit einem Reagenz, die dann als Elektrophile
reagieren (Bild 1).
Ein neutrales elektrophiles Reagenz
ist beispielsweise das Schwefeltrioxid.
Radikale
Nach ihrer elektronischen Struktur müssen auch die Radikale den Elektrophilen
zugeordnet werden. Radikalische Teilchen weisen immer einen Elektronenmangel
auf, da in der Regel mindestens ein Atom nicht über eine stabile
Valenzelektronenkonfiguration verfügt. So fehlt dem Chlorradikal
entsprechend der Oktett-Regel ein Elektron zur Edelgaskonfiguration und
es reagiert daher schnell mit anderen Teilchen, um diesen Elektronenmangel
zu beseitigen.
Der Mechanismus radikalischer Reaktionen (homolytische Bindungsspaltung,
Kettenreaktion) ist jedoch deutlich anders als der Mechanismus nicht radikalischer
Reaktionen. Aus diesem Grund stellen Radikale einen Sonderfall dar.
Bildung elektrophiler Reagenzien
Lewis-Säuren können als Chemikalien gekauft werden. Es ist darauf
zu achten, dass sie in einem wasserfreien Zustand sind und auch die Reaktionen
unter Wasserausschluss durchgeführt werden.
Eisen(III)-bromid wird
meist in einer vorgelagerten Reaktion gebildet. Dazu werden Eisenspäne
mit molekularem Brom versetzt. Auch kationische elektrophile Reagenzien
werden in vorgelagerten Reaktionen gebildet. Protonen werden in entsprechenden
Protolyse-Gleichgewichten (z. B. Halogenwasserstoffsäuren)
gebildet.
Das Bromonium-Ion bildet sich in einer
Gleichgewichtseinstellung bei der Reaktion mit Eisen(III)-bromid als Lewis-Säure.
Es findet eine heterolytische Bindungsspaltung der Brom-Brom-Atombindung
statt.
Das für die Nitrierung von Aromaten benötigte Nitronium-Kation
entsteht durch die Reaktion von konzentrierter Salpetersäure
mit konzentrierter Schwefelsäure. Durch die wasserentziehende Wirkung
der konzentrierten Schwefelsäure kann sich das Nitronium-Kation
in einem Gleichgewicht bilden (Bild 2)
Typische Reaktionen von Elektrophilen
Reagenzien
Die elektrophile
Substitution am Aromaten ist die meist genutzte Reaktion zur Synthese
substituierter Benzene. Die Bromierung, die Chlorierung, die Nitrierung,
die Sulfonierung, die Alkylierung von Benzen mit Alkenen und die FRIEDEL-CRAFTS-Reaktionen
sind typische Beispiele.
Auch die elektrophilen Additionen an Alkenen beginnen mit dem Angriff
eines Elektrophils auf die Doppelbindung. Als Zwischenstufe wird dabei
ein Carbo-Kation gebildet wie beispielsweise bei der Addition von Halogenwasserstoffsäuren
an Alkene (Bild 3).
Die saure Dehydratisierung von Alkoholen, eine spezielle Art von Eliminierungen,
beginnt mit dem Angriff eines Protons als Elektrophil auf das Sauerstoffatom
der Hydroxy-Gruppe. Dadurch kann sich Wasser als ein stabiles Molekül
abspalten. Das entstehende Carbo-Kation stabilisiert sich durch die Abspaltung
eines Protons und der Ausbildung einer C=C-Doppelbindung zum Alken.