Поляризация химических связей в органических молекулах. Индуктивный (I) и мезомерный (М) электронные эффекты. Графическое изображение электронных эффектов

Существует два вида электронных смещений – 1) смещение электронной плотности в простых σ-связях и 2) смещение электронной плотности по сопряженной системе.

Индуктивный (индукционный) эффект – это смещение электронной плотности в простых или σ-связях, который возникает в силу различной электроотрицательности атомов.

Индуктивный эффект – это передача электронного влияния заместителя по цепи σ-связей.

Индуктивный эффект по знаку может быть (+I) – положительный и (-I) – отрицательный в зависимости от того электронодонорные или электроноакцепторные свойства проявляют данный атом или атомная группа.

Электронодонорным (ЭД) называется такой заместитель, благодаря которому происходит повышение электронной плотности в цепи.

Электроноакцепторным (ЭА) называется такой заместитель, благодаря которому происходит понижение электронной плотности в цепи.

Для изображения такого смещения используют (→) стрелку на σ-связи.

Особенности индуктивного эффекта.

1. Индуктивный эффект заместителей распространяется всегда в одном направлении.

2. Индуктивный эффект постепенно затухает, вызывая поляризацию максимум 3–4 связей.

Мезомерный эффект связан с сопряженной системой.

Влияние заместителя, передаваемое по сопряженной системе π-связей с перераспределением электронной плотности называетсямезомерным эффектом (обозначают М).

Мезомерный эффект имеет место под влиянием заместителя, являющегося участником этой сопряженной системы. Для того чтобы заместитель сам входил в сопряженную систему, он должен иметь либо двойную связь (π,π-сопряжение) либо гетероатом с неподеленной парой(р,π-сопряжение).

Мезомерный эффект передается по сопряженной цепи без затухания.

Для проявления мезомерного эффекта необходимо наличие в молекуле электронодонорных (ЭД) или электроноакцепторных (ЭА) заместителей, способных участвовать в сопряжении.

Различают +М эффект – им обладают электронодонорные атомы или атомные группы, которые могут вступать в сопряжение с частичной или полной отдачей неподеленной пары электронов или целого отрицательного заряда в общую сопряженную систему.

+М: –ОН; –Hal; –NH₂; –SH; –OR; –SR

Отрицательным (-М эффектом) обладают электроноакцепторные атомы или атомные группы, способные оттягивать электронную плотность на себя, включаясь таким образом в единую сопряженную систему.

-М: –NO₂; –СOOH; –SO₃H; –COH; =С= О (обязательно наличие кратной связи).

Мезомерный эффект характерен как для соединений с открытой цепью сопряжения, так и для ароматических систем.

Мезомерный эффект графически изображается изогнутыми стрелками, начало которых показывает какие р - или π-электроны смещаются, а конец – связь или атом к которым они смещаются.

Индуктивный и мезомерный эффекты не всегда совпадают по направлению.

Во втором случае два эффекта гасят друг друга в стационарном состоянии, но в реагирующей молекуле мезомерный эффект всегда больше индуктивного М >> I.

Фенол Бензойная кислота

–ОН: -I; +М –СООН: -I; -М

+М >> -I