ELECTROPHILE VÀ TÁC CHẤT NUCLEOPHILE
Lý thuyết orbital biên ban đầu dựa trên một nhận xét trực giác là khi phản ứng xảy ra, tác chất electrophile tấn công vào vị trí có mật độ điện tử lớn nhất (hệ số orbital có trị tuyệt đối lớn nhất) trong HOMO - orbital đầy có mức năng lượng cao nhất [11].
Lý thuyết orbital biên sau đó tiếp tục được Fukui phát triển và được áp dụng ngày càng rộng rãi cho đến nay. Những đóng góp to lớn của lý thuyết này đã dẫn đến giải Nobel Hóa học năm 1981 được trao cho Fukui, Đại học Kyoto, Nhật Bản.
Khi hai phân tử lớp kín A và B tiếp cận nhau, nhiều tương tác có thể xảy ra giữa các orbital trên A và trên B. Theo lý thuyết orbital biên, trong số các tương tác ấy thì tương tác quan trọng nhất là tương tác giữa các orbital biên LUMO - HOMO.
Nhìn chung, xét về mặt năng lượng thì các mức năng lượng orbital của hai phân tử A và B khác nhau thường sẽ khác nhau. Điều này dẫn đến một trong hai tương tác HOMO – LUMO sẽưu đãi hơn khi sự sai biệt năng lượng giữa chúng nhỏ hơn. Khi tương tác giữa hai orbital chiếm ưu thế gồm có một bên là HOMO mang 2 điện tử của A và một bên là LUMO không có điện tử của B thì sẽ có sự chuyển điện tử từ A qua B. Tác chất có khuynh hướng nhường điện tử (chất A) sẽ là chất nucleophile (hình 2.1). Tác chất có khuynh hướng nhận điện tử (chất B) là chất electrophile. Như vậy, tính nucleophile hay electrophile của một tác chất là tương đối và phụ thuộc nhiều vào phân tử phản ứng trực tiếp với nó. Một cách tổng quát, có thể xem một tác chất nucleophile sẽđặc trưng bằng HOMO cao, còn một tác chất electrophile đặc trưng bằng LUMO thấp [21].
Hình 2.1: Tương tác giữa HOMO của A (nucleophile) và LUMO của B (electrophile)