В одной из предыдущих серий, посвящённых базисной теории органической химии - Теории строения органических соединений А.М. Бутлерова, мы упомянули, что одним из основных её постулатов является мысль, согласно которой атомы и группы атомов в молекуле оказывают друг на друга особенное влияние. В чём же выражается это влияние? В перераспределении электронной плотности!
В этой части мы поговорим о, так называемых, электронных эффектах, вызывающих перераспределения электронной плотности в молекуле, что проистекает из взаимного влияния атомов и групп атомов в молекуле друг на друга.
Индуктивный эффект (+I , -I)
Индуктивный эффект - эффект смещения электронной плотности (обобществлённой электронной пары) вдоль σ(сигма)-связи. (Подробнее о σ- и π(пи)- связях здесь.)
Чтобы лучше понять вкладываемый в данное определение смысл необходимо владеть базовыми сведениями относительно природы так называемой ковалентной химической связи (об этом тут).
Индуктивный эффект, оказываемый атомом или группой атомов в молекуле, может быть положительным +I или отрицательным -I, в зависимости от электроотрицательности атомов (так как органическая химия - химия соединений углерода, то и сравнение электроотрицательности будет происходить с атомом углерода) (подробнее об электроотрицательности здесь).
Положительным индуктивным эффектом (+I)
обладают электронодонорные (отталкивающие электронную плотность) атомы или группы атомов. В соответствии с электроотрицательностью - это атомы элементов, находящиеся в периодической системе левее атома углерода, а так же алкильные заместители.
Таким образом указанные выше атомы или группы атомов подают электронную плотность на атом углерода, то есть смещают обобществлённую электронную пару в его сторону. В пределах химических формул направление индуктивного эффекта обозначают прямой стрелкой.
Так как обобществлённая электронная пара в случае +I смещается в сторону атома углерода, то именно на этом атоме углерода концентрируется электронная плотность, и он приобретает частичный повышенный отрицательный заряд δ- (электроны несут отрицательный заряд).
Отрицательным индуктивным эффектом (-I)
обладают электроноакцепторные атомы или группы атомов. Чем правее и выше в периодической системе находится химический элемент, тем больший -I он будет проявлять.
Таким образом, указанные выше группы оттягивают электронную плотность от атома углерода вдоль σ-связи, что при отсутствии других электронных эффектов приводит к формированию на нём частичного положительного заряда δ+.
Особенностью индуктивного эффекта является то, что он сильнее всего проявляется на атоме углерода, непосредственно связанном с соответствующим заместителем, и затухает с ростом расстояния от него, что объясняется малой подвижностью σ-связи (об этом было здесь).
И самое главное!
Индуктивный эффект вызывает статическую поляризацию молекулы и появление дипольного момента. Наличие диполя в молекуле с полярной ковалентной связью является причиной многих гетеролитических реакций.
Почувствовать вклад индуктивного эффекта в реакционную способность органических молекул мы сможем чуть позднее.
В следующей же части мы поговорим о мезомерном эффекте. Спасибо. Пока.
