INDUKTIVITÄT UND MESOMERIE
- Induktivität (induktiver Effekt, I-Effekt)
Die
Elektronegativitätsunterschiede zwischen den Elementen oder
funktionellen Gruppen eines Moleküls
führen zu polaren Atombindungen, d.h. Änderungen der
Elektronendichte an benachbarten oder entfernt
liegenden Atomen. Eng verknüpft mit dieser Ladungsasymmetrie sind die
induktiven Effekte.
Zur quantitativen Einteilung des induktiven Effektes wird die
Elektronegativität
eines Substituenten mit der Elektronegativität des Wasserstoffs
verglichen.
Ist die Elektronegativität des Substituenten größer, so erhöht er
seine Elektronendichte,
d.h. er lädt sich partiell negativ auf (Zeichen
d-),
während der Kohlenstoff, an dem der Substituent gebunden ist, partiell
positiv geladen wird (Zeichen d+).
Ist die Elektronegativität des Substituenten geringer als die des in
der Einteilung als Nullpunkt definierten Wasserstoffs,
so erzielt man einem +I-Effekt, und der betrachtete Substituent lädt
sich positiv auf (Zeichen d+).
Diese induktiven Effekte sind additiv und über meherere Atome hinweg
vorhanden,
wobei sie sich mit zunehmender Entfernung abschwächen.

Gruppen mit -I-Effekt stabilisieren negative Ladungen im restlichen
Teil des Moleküls.
Gruppen mit +I-Effekt stabilisieren positive Ladungen im restlichen
Teil des Moleküls.
Bsp.: -I-Effekt des Chlors (ENCl = 3.2, ENC =
2.6):

Induktive Effekte haben z.B. einen Einfluß auf die Stärke von Säuren oder auf die elektrophile Substitution an
Aromaten:

Mesomerie (Resonanz, mesomerer-Effekt,
M-Effekt)
Die Verteilung von Elektronenladung (Delokalisierung) über mehrere
Atome hinweg führt zu einer
Stabilisierung, d.h. einer energetisch tieferen Lage des Moleküls.
Diesem Phänomen begegnet man bei Molekülen, die sich durch mehrere
Grenzformeln darstellen lassen.
Bei den dargestellten fiktiven Grenzformeln (verbunden durch einen
zweiköpfigen Pfeil)
handelt es sich nicht um die wirkliche Elektronenverteilung, sondern
die Elektronen sind
gleichmäßig über den gesamten Raum verteilt, was durch punktierte
Linien angedeutet
werden kann (Resonanzhybride), z.B. das Carbonat-Ion, CO32-:

Bei den mesomeren Grenzstrukturen sind immer p- und
p-Elektronen
beteiligt.
Über s-Einfachbindungen
kann keine Ladung verschoben werden,
sonder nur ein induktiver Effekt (s.o.) wirken.
Je mehr mesomere Grenzformeln sich zeichnen lassen, desto energieärmer
ist das Molekül!
Ein besonders wichtiger Fall von Delokalisierung durch Resonanzhybride
liegt bei
aromatischen Verbindungen vor.
In der Reihe Cyclohexen, 1,3-Cyclohexadien und
1,3,5-Cyclohexatrien würde die Energie (hier: Hydrierungswärme) des
1,3,5-Cyclohexatrien viel höher liegen,
wenn es nicht durch Resonanz stabilisiert wäre:
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