Мезомерный эффект

Что такое мезомерный эффект в органической химии 

Определение 

Мезомерный эффект (или эффект сопряжения) — вид взаимного влияния атомов внутри молекулы или ионов. При мезомерном эффекте происходит смещение электронной плотности химической связи вдоль сопряженной системы π-связей. Этот вид связи возникает только при наличии в молекуле кратных связей, поэтому мезомерный эффект характерен для таких классов веществ, как, например, диены и алкадиены. Обозначается как «\(М\)» с изогнутой стрелкой. 

Мезомерный эффект возникает из-за влияния заместителя. П-система или p-орбиталь заместителя перекрывает исходную π-систему, из-за чего возникает перераспределение электронной плотности.  

Определение 

Электронная плотность — это плотность обнаружения электрона в заданной квантовой системе. 

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Чем отличается от индуктивного

В отличие от индуктивного эффекта, мезомерный эффект представляет собой распределение электронной плотности по всей общей π-системе молекулы. Поэтому мезомерный эффект не затухает по системе кратных связей и p-орбиталей. Мезомерный эффект возможен только при условии сопряжения. 

Как и при индуктивном эффекте, изменение электронной плотности определяет знак мезомерного эффекта. Знак мезомерного эффекта определяется с помощью уравнению Гаммета. Он принимает значение, противоположное знаку параметра заместителя \(σ\)

Формула

\({L\vert}k;\left(k_0j\right)=_jp_j\)

Важной особенностью мезомерного эффекта является альтернирующий характер обусловливаемой им поляризации. 

Положительный мезомерный эффект (+М)

Положительным мезомерным эффектом обладают группы, вносящие в сопряженную систему неподеленные электронные пары. Такие заместители повышают электронную плотность. К этим веществам относятся:

  • аминогруппы;
  • гидроксигруппы;
  • алкоксигруппы;
  • галогены.
avatars.mds.yandex.net
Источник: avatars.mds.yandex.net

Эффект, подобный положительному мезомерному, возникает при гиперконъюгации, то есть при замещении водорода у кратной связи алкильной группой. Как и при положительном мезомерном эффекте, электроны переходят в сопряженную p-систему.

Отрицательный мезомерный эффект (-М) 

Отрицательным мезомерным эффектом обладают группы, содержащие кратные связи с гетероатомами. Такие заместители смещают электронную плотность на себя и понижают ее. К этим веществам относятся:

  • карбонильная группа;
  • цианогруппа.
2021-08-08_21-46-01.png
Источник: avatars.mds.yandex.net

Конкуренция мезомерных эффектов заместителей

Если на одном конце сопряженной π-системы находится p-донорный заместитель, а на другом — p-акцепторный заместитель, то мезомерное смещение электронов от p-донора к p-акцептору в такой системе будет больше, чем смещение p-электронов от донора к π-системе в отсутствие акцептора и смещение p-электронов от π-системы к акцептору в отсутствие донора.

spravochnick.ru
Источник: avatars.mds.yandex.net

Примеры решения задач

Пример 1

Расположить соединения в порядке снижения кислотности: этанол, 1-хлорэтанол, вода, фенол, этиламин, азотная кислота.

Решение: Электроотрицательность кислорода \((χ(O)=3,5)\) выше чем у азота \((χ(N)=3,0)\), следовательно связь \(O−H \) является более полярной, чем \(N−H.\)

  • \(−NO2:(−)I- и (−)M-\)эффект;
  • алкильные радикалы: \((+)I-\)эффект;
  • \(−Cl:(−)I-\)эффект;
  • \(−OH\) (фенол):\( (−)I- и (+)M-\)эффект.                                                                                                                                                                                                    Ответ: \(HONO2>HOH>C6H5OH>CH3CHClOH>C2H5OH>C2H5NH2 \)                                                                                                                                                                     
Пример 2

Расположить соединения в порядке снижения основности: аммиак, вода, этанол, диэтиловый эфир, этиламин, диэтиламин, анилин.

Решение:

  • алкильные группы:\( (+)I-\)эффект;
  • \(−NH2: ( М +)М-\)эффект;
  • этильная группа: \((+)I-\)эффект.

Ответ: диэтиламин > этиламин > аммиак > анилин > диэтиловый эфир > этанол > вода.

Насколько полезной была для вас статья?

У этой статьи пока нет оценок.

Заметили ошибку?

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»