Одним из основных постулатов основополагающей теории органической химии - теории строения органических соединений А.М. Бутлерова является мысль, согласно которой атомы и группы атомов в молекуле оказывают друг на друга непосредственное влияние (подробнее об этом здесь)
Характер этого влияния в химии принято называть электронными эффектами. Дело в том, что за счёт взаимного влияния атомов и групп атомов в молекуле происходит перераспределение электронной плотности, что сказывается на её реакционной способности, а это в свою очередь - ключ к пониманию огромного числа протекающих в органике процессов.
Так давайте же попробуем во всём этом разобраться!
Мезомерный эффект (+М, -М)
В предыдущей части мы достаточно подробно обсудили явление индуктивного эффекта.
Мезомерный эффект в свою очередь - это явление смещения электронной плотности вдоль сопряжённой системы π-связей.
(подробнее о δ- и π-связи тут)
π-связь встречается только в тех случаях, когда в молекуле имеются кратные (двойные и тройные связи), поэтому и мезомерный эффект, который обозначается изогнутой стрелочкой, мы можем наблюдать только в молекулах с двойными и(или) тройными связями между атомами углерода.
В каком же случае мы имеем дело с сопряжённой системой π-связей?
Тут у нас два варианта:
Вариант №1: кратные (двойные, тройные) связи отделяет друг от друга одна одинарная связь.
Как, например, в молекуле акролеина.
Вариант №2: кратная связь соседствует с гетероатомом (не атомом углерода или водорода), содержащим на p-электронной орбитали неподелённую электронную пару.
(Подробнее узнать об р-электронных орбиталях и неподелённых электронных парах Вы можете здесь)
Как, например, в молекуле хлорбензола
Дело в том, что неподелённая электронная пара (НЭП) на р-электронной орбитали, будучи сгустком электронной плотности, сосредоточенным вне плоскости молекулы, способна взаимодействовать с негибридными р-электронными орбиталями атома углерода (подробнее об этом здесь).
Однако есть один нюанс. Дело в том, что, например, в молекуле бутадиена-1,3, содержащей сопряжённую систему π-связей, наблюдать мезомерный эффект оказывается несколько затруднительно. Почему?
Дело в том, что эта молекула симметрична, а значит и электронная плотность распределена в ней более-менее равномерно, без выраженных сдвигов электронной плотности и формирования частичных положительных и отрицательных зарядов δ+(-).
Мезомерный эффект подобно индуктивному может быть положительным (+М) и отрицательным (-М) в зависимости от природы заместителя.
Положительный мезомерный эффект (+М)
Эти атомы и группы атомов повышают электронную плотность кратной связи.
Отрицательный мезомерный эффект (-M)
Отрицательным мезомерным эффектом обладают группы атомом, содержащие кратную (двойную и тройную) связь с электроотрицательным атомом.
Среди вышеперечисленных групп наибольшее внимание стоит уделить карбонильной группе - частому гостю на органическом столе
Важно знать!
1) Особенностью мезомерного эффекта является то, что смещение электронной плотности, вызванное соответствующими заместителями в плоскости π-связи, передаётся по всей π-сопряжённой системе, поэтому, например, бензольное кольцо, как Вы уже могли наблюдать, поляризуется целиком.
2) Мезомерный эффект нередко "вступает в противоречие" с проявляемым группами индуктивным эффектом, и в каждом конкретном случае необходимо быть внимательным к тому, какой эффект окажется сильнее.
3) Мезомерный эффект объясняет перераспереление электронной плотности в молекуле, а значит позволяет отследить формирование реакционных центров, что бесценно для понимания органической химии.
А на этом у меня всё. Спасибо. Пока.