Теоретические представления в органической химии

Теоретические представления в органической химии

Индуктивным эффектом называют смещение электронов σ-связи (полярность связи). Он определяется разницей электроотрицательностей связываемых атомов элементов. Если атом или группа атомов оттягивает электронную плотность, она проявляет отрицательный индуктивный эффект. В результате на атоме углерода наводится частичный положительный заряд (-I-эффект). Напротив, атомы более электроположительных, чем углерод элементов проявляют положительный индуктивный эффект (+I-эффект), благодаря которому на С-атоме возникает частичный отрицательный заряд.

Индуктивный эффект вызывает поляризацию молекул и появление дипольного момента m = d · l, который измеряется в кулон-метрах (Кл·м) или в дебаях (Д) 1Д=3,4·10^-30 Кл·м. Дипольный момент – величина векторная.

По углеродной цепи индуктивный эффект передается плохо, он быстро затухает:

Кислота	рК_а
масляная кислота	4,8
α-Хлормасляная кислота	2,9
β-Хлормасляная кислота	4,1
γ-Хлормасляная кислота	4,6

Кислота	рК_а
Уксусная	4,7
Хлоруксусная	2,8
Дихлоруксусная	1,6
Трихлоруксусная	0,7

Явление перераспределения электронной плотности в молекуле, происходящее с участием p-орбиталей, называется мезомерным эффектом. Он может быть положительным, если атом (группа атомов) повышает электронную плотность на реакционном центре (+М-эффект).

В противоположном случае эффект отрицателен (-М-эффект).

Индуктивный и мезомерный эффекты действуют в нереагирующей молекуле. При поляризации молекулы в реакционном акте электронные эффекты называются индуктомерный (±I_D) и электромерный (±Е) и характеризуют поляризуемость молекулы.

Структурные формулы не отражают реальное распределение электронной плотности. Поэтому была разработана теория резонанса, согласно которой состояние молекулы может быть описано набором структур, в которых атомы остаются на своих местах, а электроны смещаются в крайние положения (граничные, резонансные или канонические структуры). Реальная молекула представляет собой гибрид резонансных структур. Чем большим числом неразличимых структур описывается молекула, тем она стабильнее.

Резонанс не является физическим явлением. Это – лишь один из способов приблизить изображения химических структур к выражению их реального состояния.