Mesomerisk effekt

Se även: Resonans (kemi)

Den mesomeriska effekten (eller resonanseffekten) i kemi är en egenskap hos substituenter eller funktionella grupper i en kemisk förening . Det definieras som den polaritet som produceras i molekylen genom interaktionen av två pi-bindningar eller mellan en pi-bindning och ensamma elektronpar som finns på en intilliggande atom. Denna förändring i elektronarrangemang resulterar i bildandet av resonansstrukturer som hybridiserar in i molekylens verkliga struktur. Pi-elektronerna rör sig sedan bort från eller mot en viss substituentgrupp. Den mesomeriska effekten är starkare i föreningar med lägre joniseringspotential. Detta beror på att elektronöverföringstillstånden kommer att ha lägre energier.

Representationer av den mesomeriska effekten

Effekten används på ett kvalitativt sätt och beskriver de elektronåterdragande eller frigörande egenskaperna hos substituenter baserat på relevanta resonansstrukturer och symboliseras med bokstaven M . Den mesomeriska effekten är negativ ( –M ) när substituenten är en elektronbortdragande grupp , och effekten är positiv ( +M ) när substituenten är en elektrondonerande grupp . Nedan finns två exempel på +M- och -M -effekterna. Dessutom ges de funktionella grupperna som bidrar till varje typ av resonans nedan.

+M effekt

+M-effekten, även känd som den positiva mesomeriska effekten, uppstår när substituenten är en elektrondonerande grupp. Gruppen måste ha en av två saker: ett ensamt elektronpar eller en negativ laddning. I +M-effekten överförs pi-elektronerna från gruppen mot konjugatsystemet, vilket ökar systemets densitet. På grund av ökningen av elektrontätheten kommer konjugatsystemet att utveckla en mer negativ laddning. Som ett resultat kommer systemet under +M-effekten att vara mer reaktivt mot elektrofiler , som kan ta bort den negativa laddningen, än en nukleofil .

+M-effekt från en metoxi-(- OCH3 )-substituent

+M effektordning:

–O − > –NH 2 > –ELLER > –NHCOR > –OCOR > –Ph > –CH 3 > –F > –Cl > –Br > –I

-M effekt

-M-effekten, även känd som den negativa mesomera effekten, uppstår när substituenten är en elektronbortdragande grupp. För att en negativ mesomerisk (-M) effekt ska uppstå måste gruppen ha en positiv laddning eller en tom orbital för att dra elektronerna mot sig. I -M-effekten rör sig pi-elektronerna bort från konjugatsystemet och mot elektrondragningsgruppen. I konjugatsystemet minskar elektrontätheten och den totala laddningen blir mer positiv. Med -M-effekten blir grupperna och föreningarna mindre reaktiva mot elektrofiler och mer reaktiva mot nukleofiler, som kan ge upp elektroner och balansera ut den positiva laddningen.

-M-effekt från en formyl (-CHO) substituent

-M effektordning:

–NO 2 > –CN > –SO 3 H > –CHO > –COR > –COOCOR > –COOR > –COOH > –CONH 2 > –COO −

Mesomerisk effekt kontra induktiv effekt

Nettoelektronflödet från eller till substituenten bestäms också av den induktiva effekten . Den mesomeriska effekten som ett resultat av p - orbital överlappning (resonans) har absolut ingen effekt på denna induktiva effekt, eftersom den induktiva effekten enbart har att göra med atomernas elektronegativitet och deras topologi i molekylen (vilka atomer är kopplade till vilken ). Specifikt är den induktiva effekten substituenternas tendens att stöta bort eller attrahera elektroner enbart baserat på elektronegativitet och inte att göra med omstrukturering. Den mesomeriska effekten handlar dock om omstrukturering och uppstår när elektronparet av substituenterna skiftar runt. Den induktiva effekten verkar bara på alfakol, medan den mesomeriska använder pi-bindningar mellan atomer. Även om dessa två vägar ofta leder till liknande molekyler och resonansstrukturer, är mekanismen annorlunda. Som sådan är den mesomeriska effekten starkare än den induktiva effekten.

Begreppen mesomerisk effekt, mesomerism och mesomer introducerades av Ingold 1938 som ett alternativ till Paulings synonyma resonansbegrepp. "Mesomerism" i detta sammanhang påträffas ofta i tysk och fransk litteratur, men i engelsk litteratur dominerar termen "resonans".

Mesomerism i konjugerade system

Mesomerisk effekt kan överföras längs valfritt antal kolatomer i ett konjugerat system . Detta förklarar resonansstabiliseringen av molekylen på grund av delokalisering av laddning. Det är viktigt att notera att energin för den faktiska strukturen av molekylen, dvs resonanshybriden, kan vara lägre än den för någon av de bidragande kanoniska strukturerna. Skillnaden i energi mellan den faktiska induktiva strukturen och den (mest stabila bidragande strukturerna) sämsta kinetiska strukturen kallas resonansenergi eller resonansstabiliseringsenergi. För den kvantitativa uppskattningen av mesomer/resonanseffektstyrkan används olika substituentkonstanter, dvs Swain-Lupton resonanskonstant, Taft resonanskonstant eller Oziminski och Dobrowolski pEDA parameter.

Dessutom kan de resulterande resonansstrukturerna ge molekylen egenskaper som inte är naturligt uppenbara från att titta på en struktur. Några av dessa egenskaper inkluderar olika reaktiviteter, lokal diamagnetisk avskärmning i aromater, avskärmning och syra- och basstyrkor.

  1. ^ a b   Murrell, JN (1955-11-01). "Det elektroniska spektrumet av aromatiska molekyler VI: Den mesomeriska effekten" . Fysiska sällskapets handlingar. Avsnitt A . 68 (11): 969–975. Bibcode : 1955PPSA...68..969M . doi : 10.1088/0370-1298/68/11/303 . ISSN 0370-1298 .
  2. ^     Grover, Nitika; Emandi, Ganapathi; Twamley, Brendan; Khurana, Bhavya; Sol, Vincent; Senge, Mathias O. (2020-11-08). "Syntes och struktur av meso-substituerade dibensihomoporfyriner" . European Journal of Organic Chemistry . 2020 (41): 6489–6496. doi : 10.1002/ejoc.202001165 . ISSN 1434-193X . PMC 7702178 . PMID 33328793 .
  3. ^ "Mesomerisk effekt - definition, typer, skillnad mellan resonanseffekt" . BYJUS . Hämtad 2022-11-18 .
  4. ^ a b Kemi (IUPAC), Internationella unionen av rent och tillämpat. "IUPAC - mesomerisk effekt (M03844)" . goldbook.iupac.org . doi : 10.1351/goldbook.M03844 . Hämtad 2022-10-25 .
  5. ^   Clark, DT; Murrell, JN; Tedder, JM (1963). "234. Storleken och tecknen på halogenernas induktiva och mesomeriska effekter" . Journal of the Chemical Society (Återupptas) : 1250–1253. doi : 10.1039/jr9630001250 . ISSN 0368-1769 .
  6. ^   Gator, GD; Ceasar, Gerald P. (oktober 1973). "Induktiva och mesomeriska effekter på π-orbitaler av halobenzener" . Molekylär fysik . 26 (4): 1037–1052. Bibcode : 1973MolPh..26.1037S . doi : 10.1080/00268977300102271 . ISSN 0026-8976 .
  7. ^ Kerber, Robert C. (2006-02-01). "Om det är resonans, vad är resonans?" . J. Chem. Educ. 83 (2): 223. Bibcode : 2006JChEd..83..223K . doi : 10.1021/ed083p223 . Arkiverad från originalet 2006-10-04.
  8. ^   Balci, Metin (2005-01-01), Balci, Metin (red.), "12 - Chemical Shift" , Basic 1H- och 13C-NMR Spectroscopy , Amsterdam: Elsevier Science, s. 283–292, doi : 10.1016 /b978-044451811-8.50012-7 , ISBN 978-0-444-51811-8 , hämtad 2022-10-25
  9. ^   "Kapitel 2-2 - Teorin om det kemiska skiftet". Elsevier Enhanced Reader . reader.elsevier.com . Internationell serie i organisk kemi. Pergamon. Januari 1969. s. 61–113. doi : 10.1016/B978-0-08-022953-9.50011-9 . ISBN 9780080229539 . Hämtad 2022-10-25 .
  10. ^   Peter, K.; Vollhardt, C. (januari 1978). "En recension av: "Platsen för övergångsmetaller i organisk syntes. Ed. DW Slocum. Annals of The New York Academy of Sciences, volym 295, New York, NY, 1977, XXIV + 282 s. $3 2,00" " . Syntes och reaktivitet i oorganisk och metall-organisk kemi . 8 (5–6): 505–506. doi : 10.1080/00945717808057443 . ISSN 0094-5714 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mesomeric_effect&oldid=1141475956 "