Індукційний ефект

Через різну електронегативність елементів зв’язку sp³-гібридизованого атому Карбону з різними замісниками Х, зв’язки можуть бути поляризовані.

Здатність атомів або групи атомів викликати поляризацію зв’язків в молекулі називається індукційним ефектом.

В органічній хімії поляризація такого роду зв’язків розглядається в порівнянні з практично неполяризованим зв’язком С–Н:

Замісник Х, який притягує пару електронів зв’язку, сильніше ніж атом Карбону, володіє електроноакцепторним або негативним ефектом (–І-ефект).

(-І)

У протилежному випадку мова йде про електронодонорний або позитивний індукційний ефект (+І-ефект).

(+І)

Полярність зв’язку С–Х передається на сусідні зв’язки, але цей ефект швидко затухає в насиченому ланцюгу і після другого атома Карбону стає

настільки малим, що його важко виявити.

Хоч індукційний ефект в кількісному відношенні доволі невеликий, але він призводить до поляризації молекули в її основному стані і тому впливає на її фізичні властивості, наприклад, дипольний момент. Індукційний ефект впливає і на хімічні властивості, наприклад, підвищення основності в алкіламінах в порівнянні з амоніаком.

Для знака та величини індукційного ефекту замісників Х існує ряд правил.

1. Величина індукційного ефекту зростає зі збільшенням заряду замісника. Тому йони індукують особливо сильні та далекодіючі зміщення зарядів. Чим більша електронегативність атому Х, тим більший негативний індукційний ефект.

(-І)

Атоми, що заряджені негативно, володіють сильним позитивним індукційним ефектом, який зменшується зі збільшенням електронегативності атома Х.

(+І)

2. Негативний ефект тим більший, чим більша електронегативність відповідного атома Х.

3. Ненасичені замісники викликають негативний індукційний ефект, який збільшується зі зростанням ступеня ненасиченості замісника.

Це пов’язано зі зміною електронегативності елементів при зміні ступеня гібридизації.

4. Позитивний індукційний ефект замісника тим більший, чим менша електронегативність відповідного атому Х:

5. Завдяки хоч і невеликій полярності зв’язку С–Н, алкільні групи виявляють позитивний індукційний ефект.

(+І)

В багатьох сполуках замісники Х зв’язані з sp² або sp-гібридизованим атомом Карбону. В цьому випадку індукційний ефект замісника Х в першу чергу впливає на π-зв’язки (π-індукційний ефект). Поляризація молекули, що при цьому виникає, перекривається, однак, з мезомерним ефектом.