Электронные эффекты в органической химии: Урок «Электронные эффекты в молекулах органических веществ». (10 класс)

ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕОРИИ • Большая российская энциклопедия

Авторы: С. З. Вацадзе

ЭЛЕКТРО́ННЫЕ ТЕО́РИИ в ор­га­ни­че­ской хи­мии, комп­лекс тео­ре­тич. кон­цеп­ций, рас­смат­ри­ваю­щих строе­ние, фи­зич. свой­ст­ва и ре­ак­ци­он­ную спо­соб­ность ор­га­нич. со­еди­не­ний на ба­зе зна­ний о рас­пре­де­ле­нии элек­трон­ной плот­но­сти в ато­мах, ио­нах, мо­ле­ку­лах, ра­ди­ка­лах, ион-ра­ди­ка­лах, в т. ч. и на­хо­дя­щих­ся в воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ни­ях.

Пер­вые пред­став­ле­ния об элек­трон­ной при­ро­де ге­те­ро­по­ляр­ной (ион­ной) хи­ми­че­ской свя­зи сфор­му­ли­ро­ва­ны В. Кос­се­лем в 1916. В том же го­ду Г. Льюис вы­дви­нул пред­по­ло­же­ние о том, что в об­ра­зо­ва­нии ор­ди­нар­ной ко­ва­лент­ной хи­мич. свя­зи при­ни­ма­ют уча­стие два элек­тро­на – по од­но­му от ка­ж­до­го из взаи­мо­дей­ст­вую­щих ато­мов. От­вет на во­прос о при­ро­де это­го взаи­мо­дей­ст­вия дан в 1927 в ра­бо­те В. Гайт­ле­ра и Ф. Лон­до­на, ко­то­рые вы­пол­ни­ли рас­чёт строе­ния мо­ле­ку­ляр­но­го ио­на H₂ + и мо­ле­ку­лы во­до­ро­да Н₂ на ос­но­ве кван­то­вой ме­ха­ни­ки. Этот под­ход лёг в ос­но­ву пред­ло­жен­но­го в 1931 Дж. Слэ­те­ром и Л. По­лин­гом ме­то­да ва­лент­ных схем (ва­лент­ных свя­зей ме­то­да), в ко­то­ром вол­но­вая функ­ция мо­ле­ку­лы стро­ит­ся ис­хо­дя из ком­би­на­ции вол­но­вых функ­ций об­ра­зую­щих мо­ле­ку­лу ато­мов. В кон. 1920-х гг. Ф. Хунд, Дж. Лен­нард-Джонс, Р. Мал­ли­кен и др. раз­ви­ли идею мо­ле­ку­ляр­ных ор­би­та­лей ме­то­да, в ко­то­ром пол­ная вол­но­вая функ­ция мо­ле­ку­лы стро­ит­ся из функ­ций, опи­сы­ваю­щих по­ве­де­ние отд. элек­тро­нов в по­ле, соз­да­вае­мом ос­таль­ны­ми элек­тро­на­ми и яд­ра­ми.

1920–30-е гг. – пе­ри­од раз­ви­тия тео­рии внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ных взаи­мо­дей­ст­вий, ко­то­рая яв­ля­ет­ся, по су­ти, тео­ри­ей элек­трон­ных сме­ще­ний. Ус­та­нов­ле­ны два осн. ме­ха­низ­ма элек­трон­ных сме­ще­ний (по­ля­ри­за­ци­он­ные эф­фек­ты) для мо­ле­кул с за­кры­ты­ми обо­лоч­ка­ми: сме­ще­ния элек­трон­ной плот­но­сти, рас­про­стра­няю­щие­ся вдоль це­пи свя­зан­ных ато­мов по σ-свя­зям, – ин­дук­тив­ный эф­фект; сме­ще­ния элек­трон­ной плот­но­сти, рас­про­стра­няю­щие­ся по сис­те­ме p-элек­тро­нов со­сед­них ато­мов, ко­то­рые мож­но на­звать со­пря­жён­ны­ми, – ме­зо­мер­ный эф­фект (ме­ха­низм со­пря­же­ния). В совр. ор­га­нич. хи­мии вы­де­ля­ют три ме­ха­низ­ма со­пря­же­ния – π-со­пря­же­ние (взаи­мо­дей­ст­вие π-свя­зей), ги­пер­конъ­ю­га­ция (взаи­мо­дей­ст­вие π- и σ-свя­зей) и σ-со­пря­же­ние (взаи­мо­дей­ст­вие σ-свя­зей).

Пред­став­ле­ния об элек­трон­ных сме­ще­ни­ях, ис­поль­зуе­мые для опи­са­ния де­ло­ка­ли­зо­ван­ных свя­зей, по­лу­чи­ли наи­бо­лее за­кон­чен­ное вы­ра­же­ние в тео­рии ме­зо­ме­рии, раз­ра­бо­тан­ной К. Ин­голь­дом в 1930–34. Со­глас­но этой тео­рии, ис­тин­ное рас­пре­де­ле­ние элек­трон­ной плот­но­сти в мо­ле­ку­ле яв­ля­ет­ся про­ме­жу­точ­ным ме­ж­ду рас­пре­де­ле­ния­ми, пред­став­лен­ны­ми дву­мя или не­сколь­ки­ми клас­сич. фор­му­ла­ми. По сво­ему со­дер­жа­нию тео­рия ме­зо­ме­рии прак­ти­че­ски сов­па­да­ет с пред­ло­жен­ной в 1931–33 Л. По­лин­гом «кон­цеп­ци­ей ре­зо­нан­са», опе­ри­рую­щей для опи­са­ния мо­ле­кул на­бо­ром ре­зо­нанс­ных струк­тур.

С сер. 1980-х гг. осн. по­ло­же­ния клас­сич. тео­рии хи­мич. строе­ния ста­ли пред­ме­том глу­бо­ко­го тео­ре­тич. ана­ли­за. Ка­над. хи­ми­ком Р. Бей­де­ром соз­да­на кван­то­вая тео­рия «ато­ма в мо­ле­ку­ле», рас­смат­ри­ваю­щая про­бле­мы де­ло­ка­ли­за­ции и ло­ка­ли­за­ции элек­трон­ной плот­но­сти и вы­де­ле­ния «бас­сей­нов» отд. ато­мов (QTAIM). У. Ко­ном раз­вит ме­тод функ­цио­на­ла элек­трон­ной плот­но­сти (DFT), свя­зы­ваю­щий энер­гию лю­бых элек­трон­но-ядер­ных сис­тем с элек­трон­ной плот­но­стью осн. со­стоя­ния. С сер. 1990-х гг. ак­тив­но раз­ви­ва­ет­ся под­ход, ос­но­ван­ный на ис­сле­до­ва­нии взаи­мо­дей­ст­вия ато­мов, ко­то­рое за­ви­сит от про­стран­ст­вен­но­го рас­по­ло­же­ния свя­зы­ваю­щих и раз­рых­ляю­щих ор­би­та­лей (т. н. сте­рео­элек­трон­ные эф­фек­ты).

Органическая химия 2 | Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений

Продолжаем разбирать основы органической химии. В теории Бутлерова сказано, что одна из особенностей строения веществ — взаимное влияние атомов друг на друга. Химические связи определяют свойства соединений. Например, в зависимости от радикалов и полярности связей в бензольном кольце новые атомы замещаются в разных положениях. Теория взаимного влияния атомов в молекуле — достаточно сложная тема. В статье мы разберем ее основы. Если вы хотите понимать химию лучше, запишитесь на курсы подготовки к ЕГЭ, где каждый раздел изучается подробно. 

Химические связи в органических веществах

Прежде чем изучать влияние атомов друг на друга, нужно разобраться в природе связей в молекулах органических соединений. Вещества в органике образованы неметаллами — углеродом, кислородом, водородом, азотом, серой. Элементы связаны между собой ковалентными полярными связями. Они образуются в результате появления общих электронных пар. Рассмотрим на примере неорганического вещества — HCl. Водород имеет всего один электрон. Он и участвует в образовании соединений. У хлора на внешнем уровне 7 валентных электронов. Происходит объединение, при котором образуется общая плотность с 8 электронами. Хлор — более электроотрицательный элемент, поэтому он оттягивает на себя электронную плотность. 

Это влияет на свойства органических соединений. Когда молекула HCl распадается (например, в водных растворах), хлор забирает себе электроны и становится анионом с зарядом —. Он будет взаимодействовать с электроположительными областями, то есть является нуклеофилом. Водород лишается электрона, поэтому становится катионом с зарядом +. В реакциях он выступает в роли электрофила, взаимодействуя с электроотрицательными участками. Напомним, что при распаде молекул с неполярной связью образуются радикалы — нейтральные частицы. 

Смещение электронной плотности

Разберем влияние атомов в молекуле на примере хлорметана Ch4Cl. В нем присутствуют три типа связей: С-С, С-Н и С-Cl. Связь С-С неполярна, поэтому ее мы рассматривать не будем. В группе Ch4- углерод является более электроотрицательным элементом. Электронные плотности всех трех атомов водорода стянуты к нему. Они приобретают частично положительный заряд, а углерод — частично отрицательный. В связи C-Cl более электроотрицательным является хлор. Он забирает на себя электронную плотность со всей группы -Ch4. В химии это обозначают стрелками: Ch4→Cl. Метильный радикал передает электроны хлору, то есть является донором. Хлор, в свою очередь, выступает в роли акцептора. Если мы рассмотрим этан Ch4-Ch4, то не увидим такого явного донорно-акцепторного взаимодействия. Небольшое смещение наблюдается только по направлению от Н к С. В органических молекулах донорами являются все углеводородные радикалы. Акцепторами — группы, содержащие кислород, азот, галогены.

Индуктивный эффект

Первый вариант взаимного влияния атомов в молекулах органических веществ — индуктивный эффект. Он характеризует смещение плотности по сигма-связям. Эффект возникает в полярных молекулах, распространяется в одном направлении и быстро затухает. Пример индуктивного влияния — рассмотренный нами хлорметан Ch4→Cl. Метильная группа — это электрофильный (донорный) участок, обладающий положительным индуктивным эффектом +I. Галоген выступает в роли нуклеофильного участка с отрицательным эффектом -I. Важный момент: в акцепторной области всегда есть элемент с высокой электроотрицательностью (O, N, Hal).  

Мезомерный эффект

Перед изучением мезомерного влияния атомов в молекулах органических веществ разберемся в таком понятии, как π-система. Как вам наверное известно, π-связь — часть кратной. Если в молекуле есть одна двойная или тройная связь, то она локализована, так как взаимодействует только с ядрами соседних атомов. Если же таких связей несколько и они разделены одним простым (сигма) переходом, то они делокализуются. Электронная плотность распределяется между всеми атомами, благодаря чему образуется сопряженная система. Простейшей π-системой является бутадиен-1,3. Кроме того, она реализуется в бензольном кольце. Сопряженные связи являются чем-то средним между одинарными и двойными. Они меняют свойства органических веществ. 

Мезомерный эффект — это взаимное влияние атомов в молекуле с π-связями. В случае отрицательного эффекта электронная плотность притягивается атомом, в случае положительного — отталкивается.

Определение свойств веществ

Разберем примеры взаимного влияния атомов в молекулах. Сравним кислотные свойства фенола, этанола и азотной кислоты. Все три соединения можно описать общей формулой Х-О-Н. При этом электронная плотность смещается к более отрицательному кислороду, что обеспечивает отщепление водорода и, соответственно, кислотные свойства: Х-О←Н. Осталось определить, насколько сильно это взаимодействие: 

1. В азотной кислоте есть нитрогруппа -NO2, обладающая отрицательными мезомерным и индуктивным эффектами. Азот — электроотрицательный элемент, он стягивает на себя электронную плотность, поэтому водород становится еще более активным. Вещество является сильной кислотой.

2. У этанола вместо Х стоит углеводородный радикал. Он обладает положительным индуктивным эффектом, из-за чего полярность связи О-Н снижается. У вещества очень слабые кислотные свойства.

3. Особенность фенола — наличие бензольного кольца. У кислорода есть неподеленная электронная пара, которая вступает в сопряжение с π-системой. Благодаря этому электронная плотность стягивается в кольцо, водород становится более подвижным. Кислотные свойства фенола сильнее, чем у этанола, но слабее азотной кислоты. 

Итак, мы разобрались с взаимным влиянием атомов в молекуле, узнали о мезомерном и индуктивном эффектах. Эти термины не встречаются в ЕГЭ по химии, но они позволяют лучше понимать природу соединений и предсказывать их химические свойства. Разберитесь с теорией из статьи, а также уделите время практике, определяя эффекты у разных веществ. Это можно делать самостоятельно, а можно записаться на курсы и решать задачи под руководством преподавателя. В любом случае мы уверены — при должной подготовке вы сможете набрать высокие баллы на ЕГЭ. 

электронных эффектов | bartleby

Что такое электронные эффекты?

Эффект электронов, находящихся в химических связях внутри атомов молекулы, называется электронным эффектом. Электронный эффект также объясняется как эффект, посредством которого реакционная способность соединения в одной части контролируется отталкиванием или притяжением электронов в другой части молекулы.

Электронный эффект влияет на реакционную способность, свойства и структуру соединения. Связь между электронной структурой и геометрией соединения можно также подчеркнуть с помощью термина «стереоэлектронный эффект».

Типы электронных эффектов

Электронные эффекты делятся на четыре различных типа, включая:

• Индуктивный эффект.
• Мезомерный эффект или эффект резонанса.
• Электромерный эффект.
• Гиперконъюгация.

Индуктивный эффект

При индуктивном эффекте постоянный диполь образуется в соединении неэквивалентным распределением связывающих электронов двух атомов (разных атомов) в молекуле. Индуктивный эффект в основном возникает в сигма-связях. Поляризация, созданная в этом эффекте, постоянна.

Подразделы индуктивного эффекта

Индуктивный эффект можно разделить на два типа:

• -I эффект.
• +I эффект.

-I эффект

Если в цепь ввести электроотрицательный атом, такой как галоген, он состоит из атомов углерода, которые создадут положительный заряд из-за неравномерного распределения электронов, и этот положительный заряд передается по цепи .

Это создаст постоянный дипольный момент в соединении, где атом, богатый электронами, содержит -ve заряд. Это называется электроноакцепторным индуктивным эффектом или эффектом -I.

+I эффект

При добавлении заместителя, высвобождающего электроны, например, алкильного заместителя, к цепи, содержащей атомы C, заряд будет передаваться по цепи. Это эффект +I.

Прогнозирование основности и кислотности с помощью индукционного эффекта

Основность и кислотность молекулы можно определить с помощью индукционного эффекта. Кислотность соединения снижается за счет электронодонорного заместителя и увеличивается за счет электроноакцепторного заместителя.

Пример

Когда мы рассматриваем RCOO ^–, заместителем, высвобождающим электроны, считается R, тогда сопряженное основание дестабилизируется из-за межэлектронного отталкивания. Когда электроноакцепторным заместителем считается R, то сопряженное основание стабилизируется за счет делокализации образовавшегося отрицательного заряда.

Мезомерный эффект

За счет переноса π электронов внутри атомов резонансной системы формируется полярность. Этот эффект называется мезомерным эффектом. Этот эффект возникает, если π-электроны удаляются или приближаются к заместителю в сопряженном орбитальном расположении. На рисунке ниже показан мезомерный эффект.

Мезомерный эффект можно классифицировать следующим образом:

• +М эффект.
• -М эффект.

+М эффект

Плотность электронов в сопряженной структуре увеличивается, когда π электронов из определенной группы направляются в сопряженную систему. Эта сопряженная система проявляет меньшую реакционную способность по отношению к нуклеофилу и большую реакционную способность по отношению к электрофилам. Это называется эффект +М. На рисунке ниже показан эффект +M.

Чтобы подвергнуться мезомерному эффекту, группа должна содержать -5 заряд или неподеленную пару электронов.

Заместители, проявляющие положительный мезомерный эффект:

-NH, -NH ₂ , -NHR, -NR ₂ -O, -OH, -OR, -F, -Cl, -O-COR , -NHCOR, -SH, -SR и т.  д.

-M-эффект

Плотность электронов в сопряженной структуре уменьшается, когда π-электроны смещаются из сопряженной структуры в определенную группу. В эффекте –М соединение проявляет меньшую реакционную способность в присутствии электрофила и высокую реакционную способность в присутствии нуклеофила. Это называется эффектом –М. На рисунке ниже показан эффект –M.

Для осуществления мезомерного эффекта заместитель должен содержать либо положительный заряд, либо вакантную орбиталь.

Заместители, проявляющие эффект –М:

-NO ₂ ,-CN,-COX,-SO и т.д.

Электромерный эффект

Электромерный эффект – это эффект, при котором происходит абсолютный сдвиг π электронной пары из-за удара нуклеофила или электрофила. Электронный эффект является обратимой реакцией. При выводе атакующего реагента этот эффект исчезнет. Этот эффект возможен только при наличии реагента удара электронов. Электромерный эффект наблюдается в органических соединениях, имеющих хотя бы одну кратную связь. Если атом, участвующий в этих множественных связях, принадлежит управляющему ударному реагенту, одна π-связывающая пара электронов полностью перемещается к одному из 2 атомов.

Подразделы электромерного эффекта

Электромерный эффект подразделяется на два класса, которые зависят от направления переноса электронной пары. Два типа:

• +E эффект.
• -E эффект.

+E-эффект

Если электронная пара, находящаяся в связи, переносится в сторону ударника, то это называется +E-эффектом. Эффект +Е возникает из-за присоединения кислоты к алкенам. Этот эффект обычно возникает, если ударяющий реагент является электрофилом, а π-электроны перемещаются в положительно заряженные атомы. Например, при протонировании этена будет иметь место эффект +Е, который проявляется следующим образом:

-Э Эффект

Если электронная пара, расположенная в π-связи, переносится от ударника, то это называется -Э эффектом. В случае эффекта –E ударный реагент соединяется с + сильно заряженным атомом, находящимся в соединении, то есть с атомом, который теряет пару электронов при переносе. Если ударным реагентом является нуклеофил, то будет иметь место эффект –E. Эффект –Э возникает при внедрении нуклеофилов в карбонильные соединения. На рисунке ниже показан эффект –E.

Гиперконъюгация

Гиперконъюгация — это эффект, при котором локализация электронов группы С-Н алкильного заместителя непосредственно связана с атомом ненасыщенного соединения. Эта гиперконъюгация в основном полезна для стабилизации карбокатиона и помогает в распределении положительного заряда. Следовательно, чем больше число алкильных заместителей, связанных с атомом углеродсодержащего положительного заряда, тем выше будет гиперсопряжение, что приведет к большей стабилизации карбокатиона. На основе гиперконъюгации стабильность карбокатиона обозначена на рисунке следующим образом:

Сравнение стерического эффекта с электронным эффектом

Стерический эффект является несвязывающей реакцией, тогда как электронный эффект представляет собой связывающее взаимодействие. Это основное различие между стерическим эффектом и электронным эффектом. Электронный эффект выражает влияние электронов, находящихся в химических связях внутри атомов молекулы, тогда как стерический эффект выражает воздействие электронов, не участвующих в химической связи, но возникающих за счет неподеленной пары электронов или несвязывающих электроны. Стерический эффект контрастирует с электронным эффектом, подразумевающим влияние таких эффектов, как соединение, индукция, электростатическое взаимодействие, орбитальная симметрия и спиновое состояние.

Контекст и приложения

Эта тема важна для всех студентов и аспирантов, особенно для бакалавров и магистров химии.

Практические задачи

Вопрос 1: Среди следующих эффект, который показывает постоянное смещение электронов

A) Электромерное

B) Индуктивный

C) Индуктомерика

D) Все вышеперечисленное

40004 C) Ответ : Вариант (b) правильный.

Пояснение : Индуктивный эффект определяется как эффект, при котором в молекуле образуется постоянный диполь из-за неэквивалентного распределения связывающих электронов двух разнородных атомов в соединении. Смещение электрона, происходящее при индуктивном эффекте, является постоянным, тогда как замена электрона происходит при электромерном и индуктомерном эффекте, и оно временно.

Вопрос 2: Какой из следующих эффектов резонанса?

1) Электромерный эффект

2) Мезомерный эффект

3)Индуктомерный эффект

4) Индуктивный эффект

Ответ: Верен вариант 2.

Пояснение: Другое название мезомерного эффекта — эффект резонанса. Это постоянный эффект, и он действует на вещества, имеющие по крайней мере 1 двойную связь.

Вопрос 3: Среди следующего, какой временный эффект возникает при необходимости атакующего реагента?

1. Мезомерный эффект
2. Индуктивный эффект
3. Индуктометрический эффект
4. Электромерный эффект

Ответ: Верен вариант 4.

Пояснение: Среди приведенных эффектов Электромерный эффект является временным эффектом, который приводится в действие при необходимости атакующего реагента. Этот эффект называется эффектом молекулярной поляризуемости, происходящим за счет внутримолекулярного смещения электронов.

Вопрос 4: Больше число гиперконъюгаций, устойчивость свободных радикалов будет

1. Уменьшение
2. Остается прежним
3. Увеличение
4. Ничего из вышеперечисленного

3 Верно.

Пояснение: Гиперконъюгация и стабильность свободных радикалов прямо пропорциональны друг другу. Следовательно, чем больше количество гиперконъюгаций, тем выше будет стабильность свободных радикалов.

Вопрос 5: Выберите правильное утверждение из следующего,

1) –I эффект слабее, чем сопряженный эффект

2) –I эффект сильнее, чем сопряженный эффект

3) Оба эффекта одинаковы

4) Ничего из вышеперечисленного

Ответ: Верен вариант 1.

Объяснение: -I-эффект слабее, чем сопряженный эффект, потому что сопряженный эффект – это эффект, при котором МО сопряжены с новыми МО, которые сильно делокализованы и, следовательно, обычно имеют меньшую энергию.

Электронные эффекты | bartleby

Что такое электронные эффекты?

Эффект электронов, находящихся в химических связях внутри атомов молекулы, называется электронным эффектом. Электронный эффект также объясняется как эффект, посредством которого реакционная способность соединения в одной части контролируется отталкиванием или притяжением электронов в другой части молекулы.

Электронный эффект влияет на реакционную способность, свойства и структуру соединения. Связь между электронной структурой и геометрией соединения можно также подчеркнуть с помощью термина «стереоэлектронный эффект».

Типы электронных эффектов

Электронные эффекты делятся на четыре различных типа, включая:

• Индуктивный эффект.
• Мезомерный эффект или эффект резонанса.
• Электромерный эффект.
• Гиперконъюгация.

Индуктивный эффект

При индуктивном эффекте постоянный диполь образуется в соединении неэквивалентным распределением связывающих электронов двух атомов (разных атомов) в молекуле. Индуктивный эффект в основном возникает в сигма-связях. Поляризация, созданная в этом эффекте, постоянна.

Подразделы индуктивного эффекта

Индуктивный эффект можно разделить на два типа:

• -I эффект.
• +I эффект.

-I эффект

Если в цепь ввести электроотрицательный атом, такой как галоген, он состоит из атомов углерода, которые создадут положительный заряд из-за неравномерного распределения электронов, и этот положительный заряд передается по цепи .

Это создаст постоянный дипольный момент в соединении, где атом, богатый электронами, содержит -ve заряд. Это называется электроноакцепторным индуктивным эффектом или эффектом -I.

+I эффект

При добавлении заместителя, высвобождающего электроны, например, алкильного заместителя, к цепи, содержащей атомы C, заряд будет передаваться по цепи. Это эффект +I.

Прогнозирование основности и кислотности с помощью индукционного эффекта

Основность и кислотность молекулы можно определить с помощью индукционного эффекта. Кислотность соединения снижается за счет электронодонорного заместителя и увеличивается за счет электроноакцепторного заместителя.

Пример

Когда мы рассматриваем RCOO ^–, заместителем, высвобождающим электроны, считается R, тогда сопряженное основание дестабилизируется из-за межэлектронного отталкивания. Когда электроноакцепторным заместителем считается R, то сопряженное основание стабилизируется за счет делокализации образовавшегося отрицательного заряда.

Мезомерный эффект

За счет переноса π электронов внутри атомов резонансной системы формируется полярность. Этот эффект называется мезомерным эффектом. Этот эффект возникает, если π-электроны удаляются или приближаются к заместителю в сопряженном орбитальном расположении. На рисунке ниже показан мезомерный эффект.

Мезомерный эффект можно классифицировать следующим образом:

• +М эффект.
• -М эффект.

+М эффект

Плотность электронов в сопряженной структуре увеличивается, когда π электронов из определенной группы направляются в сопряженную систему. Эта сопряженная система проявляет меньшую реакционную способность по отношению к нуклеофилу и большую реакционную способность по отношению к электрофилам. Это называется эффект +М. На рисунке ниже показан эффект +M.

Чтобы подвергнуться мезомерному эффекту, группа должна содержать -5 заряд или неподеленную пару электронов.

Заместители, проявляющие положительный мезомерный эффект:

-NH, -NH ₂ , -NHR, -NR ₂ -O, -OH, -OR, -F, -Cl, -O-COR , -NHCOR, -SH, -SR и т. д.

-M-эффект

Плотность электронов в сопряженной структуре уменьшается, когда π-электроны смещаются из сопряженной структуры в определенную группу. В эффекте –М соединение проявляет меньшую реакционную способность в присутствии электрофила и высокую реакционную способность в присутствии нуклеофила. Это называется эффектом –М. На рисунке ниже показан эффект –M.

Для осуществления мезомерного эффекта заместитель должен содержать либо положительный заряд, либо вакантную орбиталь.

Заместители, проявляющие эффект –М:

-NO ₂ ,-CN,-COX,-SO и т.д.

Электромерный эффект

Электромерный эффект – это эффект, при котором происходит абсолютный сдвиг π электронной пары из-за удара нуклеофила или электрофила. Электронный эффект является обратимой реакцией. При выводе атакующего реагента этот эффект исчезнет. Этот эффект возможен только при наличии реагента удара электронов. Электромерный эффект наблюдается в органических соединениях, имеющих хотя бы одну кратную связь. Если атом, участвующий в этих множественных связях, принадлежит управляющему ударному реагенту, одна π-связывающая пара электронов полностью перемещается к одному из 2 атомов.

Подразделы электромерного эффекта

Электромерный эффект подразделяется на два класса, которые зависят от направления переноса электронной пары. Два типа:

• +E эффект.
• -E эффект.

+E-эффект

Если электронная пара, находящаяся в связи, переносится в сторону ударника, то это называется +E-эффектом. Эффект +Е возникает из-за присоединения кислоты к алкенам. Этот эффект обычно возникает, если ударяющий реагент является электрофилом, а π-электроны перемещаются в положительно заряженные атомы. Например, при протонировании этена будет иметь место эффект +Е, который проявляется следующим образом:

-Э Эффект

Если электронная пара, расположенная в π-связи, переносится от ударника, то это называется -Э эффектом. В случае эффекта –E ударный реагент соединяется с + сильно заряженным атомом, находящимся в соединении, то есть с атомом, который теряет пару электронов при переносе. Если ударным реагентом является нуклеофил, то будет иметь место эффект –E. Эффект –Э возникает при внедрении нуклеофилов в карбонильные соединения. На рисунке ниже показан эффект –E.

Гиперконъюгация

Гиперконъюгация — это эффект, при котором локализация электронов группы С-Н алкильного заместителя непосредственно связана с атомом ненасыщенного соединения. Эта гиперконъюгация в основном полезна для стабилизации карбокатиона и помогает в распределении положительного заряда. Следовательно, чем больше число алкильных заместителей, связанных с атомом углеродсодержащего положительного заряда, тем выше будет гиперсопряжение, что приведет к большей стабилизации карбокатиона. На основе гиперконъюгации стабильность карбокатиона обозначена на рисунке следующим образом:

Сравнение стерического эффекта с электронным эффектом

Стерический эффект является несвязывающей реакцией, тогда как электронный эффект представляет собой связывающее взаимодействие. Это основное различие между стерическим эффектом и электронным эффектом. Электронный эффект выражает влияние электронов, находящихся в химических связях внутри атомов молекулы, тогда как стерический эффект выражает воздействие электронов, не участвующих в химической связи, но возникающих за счет неподеленной пары электронов или несвязывающих электроны. Стерический эффект контрастирует с электронным эффектом, подразумевающим влияние таких эффектов, как соединение, индукция, электростатическое взаимодействие, орбитальная симметрия и спиновое состояние.

Контекст и приложения

Эта тема важна для всех студентов и аспирантов, особенно для бакалавров и магистров химии.

Практические задачи

Вопрос 1: Среди следующих эффект, который показывает постоянное смещение электронов

A) Электромерное

B) Индуктивный

C) Индуктомерика

D) Все вышеперечисленное

40004 C) Ответ : Вариант (b) правильный.

Пояснение : Индуктивный эффект определяется как эффект, при котором в молекуле образуется постоянный диполь из-за неэквивалентного распределения связывающих электронов двух разнородных атомов в соединении. Смещение электрона, происходящее при индуктивном эффекте, является постоянным, тогда как замена электрона происходит при электромерном и индуктомерном эффекте, и оно временно.

Вопрос 2: Какой из следующих эффектов резонанса?

1) Электромерный эффект

2) Мезомерный эффект

3)Индуктомерный эффект

4) Индуктивный эффект

Ответ: Верен вариант 2.

Пояснение: Другое название мезомерного эффекта — эффект резонанса. Это постоянный эффект, и он действует на вещества, имеющие по крайней мере 1 двойную связь.

Вопрос 3: Среди следующего, какой временный эффект возникает при необходимости атакующего реагента?

1. Мезомерный эффект
2. Индуктивный эффект
3. Индуктометрический эффект
4. Электромерный эффект

Ответ: Верен вариант 4.

Пояснение: Среди приведенных эффектов Электромерный эффект является временным эффектом, который приводится в действие при необходимости атакующего реагента. Этот эффект называется эффектом молекулярной поляризуемости, происходящим за счет внутримолекулярного смещения электронов.

Вопрос 4: Больше число гиперконъюгаций, устойчивость свободных радикалов будет

1. Уменьшение
2. Остается прежним
3. Увеличение
4. Ничего из вышеперечисленного

3 Верно.