12.10 : סיפוח נוקלאופילי לקבוצת הקרבוניל: מנגנון כללי

הפחמן הקרבונילי באלדהיד או קטון הוא האתר של התקפה נוקלאופילית בשל אופיו חסר האלקטרונים. בהתאם לחוזק הנוקלאופיל הנכנס, התגובה מתרחשת דרך מסלולים מכניסטיים שונים.

נוקלאופיל חזק יותר יכול לתקוף ישירות את המרכז האלקטרופילי, הפחמן הקרבונילי. אורביטל ה-HOMO של הנוקלאופיל מקיים אינטראקציה עם אורביטל ה-LUMO (π* antibonding) הקיים על הפחמן הקרבונילי. אינטראקציה זו שוברת את הקשר π ומעבירה את האלקטרונים המקשרים π אל החמצן הקרבונילי, ויוצרים אניון אלקוקסיד בסיסי. תוצר הביניים הבסיסי של יון אלקוקסיד חושף פרוטון ויוצר את תוצר הסיפוח כפי שמתואר באיור הבא.

מצד שני, נוקלאופיל חלש אינו יכול לתקוף ישירות את הפחמן הקרבוניל האלקטרופילי. כדי שהנוקלאופיל החלש יגיב, יש לשפר משמעותית את האלקטרופיליות של הפחמן הקרבונילי. לפיכך, האלדהיד או הקטון מטופלים באמצעות זרז חומצה כדי לשפר את האלקטרופיליות של פחמן קרבונילי. כפי שמוצג באיור למטה, הזרז החומצי מייצר את החמצן הקרבונילי ויוצר קטיון אוקסוניום. קטיון האוקסוניום מיוצב רזוננס על ידי העברת המטען החיובי לאטום הפחמן הקרבוניל הסמוך. דה-לוקליזציה זו של המטען החיובי מגבירה את האלקטרופיליות של הפחמן הקרבוניל, מה שמוביל להתקפה של הנוקלאופיל החלש.