Индуктивный эффект

Ковалентные связи.

Органическим соединениям характерны ковалентные связи.

Ковалентной связью называется химическая связь, образованная за счет обобществления электронов связываемых атомов. Существует два типа ковалентной связи: σ(сигма)– и π(пи)–связи.

σ–связь – одинарная ковалентная связь, образованная при перекрывании атомных орбиталей (АО) с максимумом перекрывания на прямой связывающей ядра атомов. Она возникает при перекрывании различных АО (s–, p–, sp³–)

σ σ σ

C – H C – C C – Cl

sp³ – s sp³ – sp³ sp³ – p

σ – связь очень прочная.

π–связь – ковалентная связь образованная при боковом перекрывании негибридных р–АО с максимумом перекрывания по обе стороны от прямой, связывающей ядра атомов. π–связь менее прочная, более реакционноспособная.

Ковалентная связь характеризуется следующими параметрами:

Энергия связи – энергия, необходимая на образование или разрыв связи.

Длина связи – расстояние между центрами ядер атомов. Длина связи С–С равна 0,154 нм, длина связи С=С равна 0,134 нм.

Полярность связи – неравномерное распределение электронной плотности связи.

Поляризуемость – подвижность электронов, их способность смещаться под действием внешнего поля. Электроны π–связи более подвижны, чем электроны σ–связи.

Реакционная способность соединений зависит от природы атомов в молекуле, природы связи между ними и от взаимного влияния атомов. Влияние атомов может передаваться по двум механизмам: индуктивному и мезомерному. Рассмотрим индуктивный эффект.

Связь между атомами может быть неполярной или полярной в зависимости от электроотрицательности атомов (ЭО).

ЭО – это способность атома притягивать валентные электроны. Существует шкала ЭО, разработанная американским ученым Л. Полингом на основе энергии связи.

F O N Cl Br I C H Li Na

4 3,5 3,0 3,0 2,8 2,6 2,5 2,2 1,0 0,9

Элементы, ЭО которых меньше, чем ЭО атома водорода (2,2), называются электроположительными, они увеличивают электронную плотность на атоме С.

–δ +δ

С Na

2,5 0,9

Элементы, ЭО которых больше, чем 2,2, называются электроотрицательными, они уменьшают электронную плотность на атоме С.

+δ –δ

С Cl

2,5 3,0

Таким образом, при наличии в молекуле различных по своей ЭО атомов, происходит смещение электронной плотности в сторону более электроотрицательного. Влияние атома передается и на соседние связи, что приводит к перераспределению электронной плотности в молекуле.

Смещение электронной плотности в молекуле вдоль σ–связей под действием заместителя называется индуктивным эффектом. Обозначается буквой I, изображается стрелкой по σ–связи. По мере удаления заместителя влияние его ослабевает.

Например, при введении в молекулу пропана атома хлора вместо атома водорода, происходит смещение электронной плотности к атому хлора по всей цепи σ–связей. Это и есть индуктивный эффект.

+δ΄΄΄ +δ΄΄ +δ΄ –δ

СН₃ СН₂ СН₂ Cl –I

2,5 3,0

δ΄΄΄ < δ΄΄ < δ΄

Если электронная плотность смещается к заместителю – это отрицательный индуктивный эффект (–I).

Если электронная плотность смещается от заместителя в молекулу – то положительный индуктивный эффект (+I).

+I проявляют: алкильные заместители (CH₃, C₂H₅, C₃H₇ и т.д.), металлы, анионы (О^–)

–I проявляют: Cl, Br, OH, NH₂, NO₂, –OCH₃, –C = O, –C = O, – SO₃H, –C≡N

Дата добавления: 2014-01-11