Efekt mezomeryczny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Efekt mezomeryczny zwany też efektem rezonansowym to w chemii zdolność grup funkcyjnych i ogólnie wszelkich podstawników do zmniejszania lub zwiększania reaktywności związków chemicznych na skutek nakładania się ich orbitali π lub p z orbitalami p lub π atomów, do których są one przyłączone[1].

+M efekt
–M efekt

Zmniejszanie lub zwiększanie reaktywności związków, w których występuje efekt mezomeryczny, jest związane z wpływem na gęstość elektronową występującą na atomie, do którego jest przyłączona pojedynczym wiązaniem chemicznym dana grupa funkcyjna. Efekt ten jest też czasami obserwowany na atomach okolicznych. W formalnym zapisie mezomerię obrazuje się za pomocą struktur rezonansowych produktów przejściowych występujących w reakcjach chemicznych, w których ten efekt się objawia.

Efektu mezomerycznego nie należy mylić z efektem indukcyjnym podstawnika. Ten drugi wynika bezpośrednio z różnicy elektroujemności podstawnika i atomu, do którego jest on przyłączony. Efekt indukcyjny i mezomeryczny czasami wzajemnie się wspierają, a czasami są sobie przeciwstawne.

Idea efektu mezomerycznego została wprowadzona do terminologii chemicznej przez Christophera Kelka Ingolda w 1938 r. jako koncepcja alternatywna do idei rezonansu chemicznego, który zaproponował Linus Pauling[2]. W toku badań okazało się jednak, że na poziomie kwantowo-mechanicznym oba te efekty są w gruncie rzeczy tożsame, gdyż polegają na delokalizacji elektronów przez boczne nakładanie się na siebie orbitali π. Oba pojęcia można w zasadzie stosować zamiennie - przy czym o efekcie rezonansowym mówi się częściej w kontekście delokalizacji wiązań wielokrotnych występujących stale w związkach chemicznych, a o efekcie mezomerycznym w kontekście struktur tworzących się przejściowo w czasie reakcji chemicznych. Obecnie IUPAC zaleca stosowanie raczej pojęcia "rezonans chemiczny".

Efekt mezomeryczny może być dodatni (+M) lub ujemny (-M). Ujemny efekt ma miejsce wtedy, gdy podstawnik powoduje "wyciąganie" elektronów z reszty cząsteczki, czyli powoduje spadek gęstości elektronowej na atomie, do którego jest przyłączony. Dodatni efekt ma miejsce wtedy, gdy podstawnik "dostarcza" elektrony do reszty cząsteczki. Zarówno dodatni jak i ujemny efekt mezomeryczny może powodować zmniejszanie lub zwiększanie reaktywności związków chemicznych. Zależy to od mechanizmu danej reakcji.

Przykładowe podstawniki, które są +M w stosunku do atomu węgla sp3 w związkach organicznych:

  • -O
  • -NH2
  • -NR2
  • -OH
  • -OR
  • -NHCOR
  • -OCOR
  • -(Aryl)
  • -CH=CH-COOH

Przykładowe podstawniki, które są -M w stosunku do atomu węgla sp3 w związkach organicznych:

  • -COOR
  • -COOH
  • -CHO
  • -COR
  • -CN
  • -NO2
  • -SO3H
  • -NH3+
  • -NR3+

Przypisy

  1. Definicja w IUPAC Gold Book
  2. If It's Resonance, What Is Resonating? Kerber, Robert C. . J. Chem. Educ. 2006 83 223. Abstract