Теорія взаємного впливу атомів у молекулах органічних речовин

1. ТЕОРІЯ ВЗАЄМНОГО ВПЛИВУ АТОМІВ У МОЛЕКУЛАХ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

• Оскільки хімічні реакції є процесами, в яких відбувається
розщеплення одних зв’язків та утворення інших, то
напрямок хімічної реакції суттєво залежить від розподілу
електронної густини в молекулах реагуючих речовин.
• Електрони не розподілені рівномірно по всій молекулі.
Навіть в формально нейтральних молекулах є місця з
підвищеним негативним зарядом і є місця з підвищеним
позитивним зарядом. Отже молекули, а також у більшій
чи меншій мірі поляризовані. Розподіл електронної
густини в молекулі залежить від взаємного впливу атомів.

2. Найефективніше впливають один на одного безпосередньо зв`язані атоми. Характер їх взаємного впливу проявляється в природі

хімічного зв`язку між ними. Але навіть
безпосередньо незв`язані атоми також впливають один на
одного і цей вплив здійнюється за допомогою так званих
електронних ефектів.
Розглянеми найбільш вагомі з них.

3. -I ефект

H
H
H
C
H
NO2 >
C N>
SO3H >
C
H
F>
Cl >
Br >
H
C
H
X
C CH >
>
CH2 CH2 >
H

4. +I ЕФЕКТ

H
H
C
H
H
H
C
H
CH3
CH3
C CH3 >
CH CH3 >
CH3
C
Y
H
CH2 CH3 > CH3 > H

5. Мезомерний ефект (ефект спряження, резонансний ефект)

МЕЗОМЕРНИЙ ЕФЕКТ (ЕФЕКТ СПРЯЖЕННЯ, РЕЗОНАНСНИЙ ЕФЕКТ)
H
H
C C
F
H
H
H
C
C
H
H
H
F
C
C
H
Спряження -Зв'язок
-Зв'язок Спряження
а
б
Схема розподілу електронів по спряжених p
F

6. Мезомерний ефект (ефект спряження, резонансний ефект)

МЕЗОМЕРНИЙ ЕФЕКТ (ЕФЕКТ СПРЯЖЕННЯ, РЕЗОНАНСНИЙ ЕФЕКТ)
CH2 CH
а
F
CH2
CH F
CH2
CH
F
б
• Електронні зміщення за участю електронів спряжених p-орбіталей,
а найчастіше -зв'язків називають мезомерним ефектом (Мефектом), С-ефектом або ефектом спряження, R-ефектом або
резонансним ефект.
• Зсув електронної густини, викликаний мезомерним ефектом
позначається вигнутою стрілкою, початок якої показує, які
електрони (р- або -) зміщуються, а кінець стрілки - зв'язки або
атоми, до яких зміщується електронна густина:
CH2 CH F

7.

р - - спряження
F CH CH 2;
- - спряження
H2N CH CH2; CH3 O C CH
CH2 CH CH CH2
CH2 CH C CH
- р – спряження
H2C CH CH2
CH2 CH CH O
CH2 CH C N
CH2 CH CH2
CH2
р – р – спряження
CH3 O CH2
C 2H5 NH CH2
Першою вказується електронодонорна орбіталь, а другою –
електроноакцепторна, тобто та, на яку передається електронна
густина.

8.

Умови, що необхідні для виникнення спряження?
1). Наявність р-орбіталей на двох сусідніх
атомах, які формально не зв'язані -зв'язком.
2). Ці орбіталі не повинні сильно відрізнятись
за розмірами.
3). Вісі цих орбіталей мають бути
паралельними. Ця умова легко виконується,
якщо є можливість вільного обертання атомів
довкола ординарного зв'язку, що з'єднує ці
атоми.

9. Замісники, які проявляють +М-ефект

• +М-Ефект проявляють атоми, що мають на p-орбіталі
неподілену пару електронів. Аніони є найсильнішими
донорами електронів, і саме вони проявляють
найсильніший +М-ефект.
• F- > Cl- > Br- > I- > O- > O= > S- > S=
N
> O
> F
aбо
R2N
> RO
> F

10. Замісники, які проявляють (–М)-ефект

• До цих замісників належать, в першу чергу, катіони або
групи з подвійним зв'язком типу —С═ Y такої природи:
O
S OH;
C NH ;
C O;
O
>
H2N
HO
C
>
C
O
R O
O
C
>
O
C N
O
O
O
;
N
H3C
O
C
Н
O
C
>
CI
C

11. Ефект наЕфект надспряження (гіперкон’югації) д

ЕФЕКТ НАЕФЕКТ НАДСПРЯЖЕННЯ (ГІПЕРКОН’ЮГАЦІЇ)
Д
Н
Н
Н C
Н
CН3 C CН2
CH CH2
Н
Н C CH
Н
p
Н
p
H
H
C
H
C
Н
p
Н
H
H
C 3
sp
H
C
H
H
C
а
H
H
H
H
H
H
Н C CH CH2
H
H
C
Н
H
C
Н
C
C
C
H
H
H
б
H
H
C
C
H
C
H
H
в