本文要來探討有機化學中相當重要的觀念，它貫穿所有章節，影響幾乎所有反應的初始條件。若不想死背反應試劑去研讀這門學科，那就必須熟悉並習慣做這樣的分析。

我們都知道一切化學反應追根究柢都是分子周圍電子雲霧之間的糾葛，而有機化學特別探討有機分子之間的反應，其中除了飽和的烷基需要靠相當不穩定的自由基強行突破，大部分內容都在探討電子密度有明顯差異而引發的攻擊，攻擊的一方（富有電子的）是「親核基」，被攻擊的是「親電子基」。

但有時你會看到攻擊方被稱為「鹼」，若是阿瑞尼斯鹼那 \(\mathrm{OH^-}\) 的氧上的確有滿滿電子，若是布洛鹼也需要電子去抓下 \(\mathrm{H^+}\)，路易士鹼更不用說根本就是親核基。那究竟為何有時要特別稱為鹼，而不一概稱之親核基呢？酸鹼與親核親電子兩概念所指稱的對象本有交集，為何還要這樣混稱？

這是為了強調攻擊發起者的特性：親核性與鹼性。親核性描述的是親核基攻擊的速度，說一個分子親核性很強就是在說反應速率很快，因此速率常數是親核性的衡量指標，那更快形成的產物即是「動力學產物」；而鹼性描述的是電子的不穩定度，鹼性越強的分子越需要抓缺乏電子的對象來穩定（包括 \(\mathrm{H^+}\)），穩定的結果為何與反應發生的速度無關，而是看平衡後反應物與產物的濃度，也就是平衡常數，或是說其共軛酸的 \(\mathrm{pKa}\)，那穩定的產物即是「熱力學產物」。

既然電子不穩定的鹼會想抓相對缺電子的酸，這和親核基攻擊親電子基看起來是同一回事，何必為了強調不同特性冠以不同名稱呢？這是因為這兩個趨勢不一定有共識，換句話說，不見得親核性越大就有更高的鹼性！所以請先別管親核基與鹼這表面名稱，先著重親核性與鹼性上，思考這性質的根本成因與影響因素。

當分子中富有電子的那個原子半徑大小差不多時，親核性和鹼性有相同的趨勢。例如第二週期的氮、氧、氟上有負電荷時，電負度越小就越不易穩定（假設附近沒有可以共振的結構），因此親核性和鹼性都是 \(\mathrm{NH_2^- >OH^-> F^-}\)。

可是當半徑差異顯著時，半徑大的原子會讓電子分佈更廣，即便電負度不夠大也可以更好地穩定電子，因此鹵素離子的鹼性是 \(\mathrm{F^->Cl^->Br^->I^-}\)。但「鬆散」的電子雖然穩定，卻也因此更向外擴張，更容易去攻擊其他空軌域，發起攻擊的速度快就意味著親核性似乎更強？

這個概念就是「極化性（polarizability）」。這和極性（polarity）是不一樣的哦，極性是分子本身電荷分佈不對稱產生的局部靜電荷（偶極矩），但極化性是指分子受到外部電場影響（極化）的容易程度，所以即便是沒有極性的分子也有極化性可言。生動一點地說就是酸鹼的「軟硬」程度（HSAB 理論），極性大卻不容易被極化（極化性小）的就是很硬的酸鹼，反之極性小卻容易被極化（極化性大）的就是很軟的。「軟」表示它抓住電子的力道很小，使電子雲霧「鬆散」。

回到原問題，究竟是大而穩定卻鬆散的軌域使親核性增強，還是小而不穩定使親核性增強（和鹼性一樣趨勢）？

如果半徑非常小的話的確會嚴重影響親核性即便它非常鹼，例如H⁻鹼性很強但親核性很弱，如果用 \(\mathrm{NaH}\) 去慢慢移除 \(\mathrm{H^+}\) 效果當然很好，但卻不是引發攻擊的良好親核基，因此進行羰基的親核攻擊時必須改用 \(\mathrm{NaBH_4}\) 或 \(\mathrm{LAH}\)，透過極化性更強的 \(\mathrm{B}\) 或 \(\mathrm{Al}\) 來引導 \(\mathrm{H^-}\) 攻擊羰基（以還原成醇）。但究竟極化性的影響顯不顯著主要是取決於反應環境：溶劑。

溶劑基本上都得有極性，因為需溶解通常帶負電的親核基，就算不帶電，反應過程也常有碳陽離子等中間產物。關鍵在於溶劑是否是「質子性的（protic）」，也就是溶劑分子具有接著電負度高的原子的氫（有氫鍵，例如水和乙醇），那麼當富有電子的親核基溶解時就會因分子間作用力被包覆，這樣的結構稱為「溶劑層（solvent shell）」，這效應會讓半徑小的那類親核基被包得死死的，半徑大而電子相對鬆散穩定的溶劑效應較弱，容易打斷其間的作用力，如此一來對於原子半徑差異大的分子，親核性和鹼性就明顯呈不同趨勢了。

如果親核基裸露（沒有形成溶劑層），那電子的不穩定（鹼性）還是勝過半徑差異的影響，要能做到這點必須用極性的「非質子性（aprotic）」溶劑，例如丙酮羰基的局部正電埋藏在結構中間，雖然有極性可以溶解親核基卻不會形成溶劑層，其他例子還有 DMSO、DMF。

即便我們選用了「極性非質子性溶劑」來避免極化性使親核性的趨勢與鹼性顛倒，還有一個重要因素會嚴重影響親核性，那就是「立體障礙」。例如把酮修改成親核基時必須用鹼去拔走 α 氫形成烯醇鹽（enolate），你當然可以直接加鹼，但 \(\mathrm{OH^-}\) 也是蠻好的親核基，可能會攻擊你加的其他反應物，像是烷化時要加的鹵烷就會被進行 \(\mathrm{S_N2}\) 形成醇（這是我們不樂見的），因此這裡要用 LDA 這個強鹼，它鹼性強但因為 \(\mathrm{N}\) 兩旁的異丙基的立體障礙使親核性大幅減弱，只會乖乖去移除質子，讓鹵烷得以專心進行烷化。

如果反應物的親核性與鹼性都蠻強的，且動力學與熱力學產物不同，那就必須再調整另一個因素：溫度。對於放熱反應，產物會比反應物更加穩定，在給予適當能量（溫度）下即便先更快速地產生動力學產物，反應有機會逆回去再改形成熱力學產物，直到達平衡後就會以最穩定的熱力學產物佔多數；但若控制在適當的低溫環境，發生後就沒有足夠的能量來突破逆反應活化能，越快形成的動力學產物就會是主要產物。