Indukční efekt
V řadě organických sloučenin se vyskytují polární vazby. K jejich vzniku dochází tehdy, když je na atom uhlíku vázán atom prvku, který má vyšší nebo nižší elektronegativitu než on sám. Čím je rozdíl elektronegativit větší, tím je vazba polárnější.
atom halogenu má větší elektronegativitu než atom uhlíku
atom lithia má elektronegativitu menší než atom uhlíku
Pokud uhlíkový atom vytvoří vazbu s prvkem, který má v porovnání s ním nižší elektronegativitu, získá parciální záporný náboj (δ1-). Tento atom uhlíku je vůči sousednímu uhlíkovému atomu elektronově přesycen, a proto na něj část své elektronové hustoty přesune (δ2-). Obdobná je i situace mezi druhým a třetím uhlíkem, s tím rozdílem, že posun elektronové hustoty je menší (δ3-).
M – atom elektropozitivního prvku
V případě prvku s vyšší elektronegativitou, než má uhlík, dojde k posunu elektronů také, ale opačným směrem.
X – atom elektronegativnějšího prvku
Naznačené posuny elektronů, vyvolané přítomností polárně kovalentní vazby, se nazývají indukční efekt. Značíme ho symbolem I.
Atomy nebo atomové skupiny, které odpuzují vazebné elektrony, mají indukční efekt kladný +I. Tyto atomy zvyšují elektronovou hustotu v řetězci.
Atomy nebo atomové skupiny, které přitahují vazebné elektrony, mají indukční efekt záporný –I. V důsledku toho elektronovou hustotu v řetězci snižují.
Záporný indukční efekt (-I) |
Kladný indukční efekt (+I) |
|
|
-F > -Cl > -Br > -I -F > -OH > - NR2 > -CR3 -C ≡ CH > -CH = CH2 > -CH2 – CH3 -OH > NH2 |
-O- > -S- -C(CH3)3 > -CH(CH2)2 > -CH2 – CH3 > -CH3
Ionty kovů: Li+, Na+, K+, Mg2+ |
Mezomerní efekt
Kromě indukčního efektu existuje i tzv. mezomerní efekt, který se za určitých okolností šíří prostřednictvím elektronů násobných vazeb a na kterém se často podílejí i volné elektronové páry.
Dochází k němu v systémech s konjugovanými vazbami (střídá se jednoduchá vazba s vazbou násobnou a dochází k delokalizaci π-elektronů) nebo tam, kde se váže na uhlík násobnou vazbou
-
atom s volným elektronovým párem ( halogen, —NH2 , —OH) nebo
-
atom s parciálním kladným nábojem (—NO2 , —CN).
Může dojít ke dvěma různým situacím.
Pokud se na atom uhlíku, který je součástí konjugovaného systému, váže atom s volným elektronovým párem, snaží se tento elektronový pár do konjugace vstoupit. Tím se zvyšuje elektronová hustota vazby C – X a zároveň její pevnost. Vyvolá se posun π-elektronů a vznik parciálních záporných nábojů na dalších atomech uhlíku.
Obr. 1: Kladný mezomerní efekt
Pokud se na atom uhlíku, který je součástí konjugovaného systému, váže atom s parciálním kladným nábojem, pak tento atom odčerpává elektrony ze systému. Tím se snižuje elektronová hustota a vytváří se parciální kladné náboje v řetězci.
Obr. 2: Záporný mezomerní efekt
Kladný mezomerní efekt (+M) |
-F, -Cl, -Br, -I, -OH, -OR, -NH2 , -NHR, -NR2 , -SH, -SRObecně atomy vázané jednoduchou vazbou a nesoucí alespoň jeden volný elektronový pár. |
Záporný mezomerní efekt (-M) |
-CH=O, -RC=O, -C(OH)=O, -C(OR)=O, -C(NH2)=O, -NO2 , -SO3H, -C ≡ H Obecně atomy vázané násobnou vazbou a nesoucí alespoň jeden volný elektronový pár. |
Zdroje
- HONZA, Jaroslav; MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia 2.díl. Brno: DaTaPrint, 1996, ISBN 80-902200-4-5.
Obrázky:
- Obr. 1: BŘÍŽĎALA, Jan. http://www.e-chembook.eu/ [online]. [cit. 8.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.e-chembook.eu/wp-content/uploads/Kladny-mezomerni-efekt1.png
- Obr. 2: BŘÍŽĎALA, Jan. http://www.e-chembook.eu/ [online]. [cit. 8.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.e-chembook.eu/wp-content/uploads/Zaporny-mezomerni-efekt1.png