Concetti Chiave
- I sostituenti sul benzene possono attivare o disattivare l'anello, influenzando la reattività verso le reazioni chimiche.
- L'effetto induttivo (-I o +I) dipende dalla differenza di elettronegatività tra i gruppi, influenzando l'attrazione o la cessione di elettroni tramite i legami sigma.
- L'effetto mesomero (+M o -M) riguarda la condivisione di elettroni attraverso la risonanza, stabilizzando l'anello e influenzando la reattività.
- Gli attivanti forti come NH2 e OH donano elettroni per risonanza (+M) e orientano le sostituzioni in orto-para.
- I disattivanti come NO2 e SO3H attirano elettroni (-I e -M) e tendono a orientare in meta, mentre gli alogeni, pur disattivanti, orientano in orto-para per la prevalenza del +M.
Effetto dei sostituenti sul benzene
Ci sono due tipi di sostituenti:
- Quelli che attivano l’anello: attivare qualcosa significa renderlo più reattivo verso una data reazione. I composto che reagiscono più velocemente del benzene sono quelli attivati. (CH3,OCH3,NH2,OH, alogeni in orto-para)
- Quelli che disattivano l’anello: disattivare significa renderlo meno reattivo.
Effetto induttivo ed effetto mesomero
- Effetto induttivo: dipende dalla differenza di elettronegatività tra i gruppi: quelli più elettronegativi sono –I, attirano elettroni per effetto induttivo, e avviene attraverso i legami sigma. +I sono attivanti (CH3 è l’unico, anche CH3CH2 ecc, tutti i gruppi alchilici, perché cedono elettroni). Con Cl, O, NH2, NO2, sono –I, perché sono gruppi più elettronegativi dell’H quindi tendono ad attirare verso di sé gli elettroni.
- Effetto mesomero: corrisponde alla condivisione degli elettroni; è l’effetto della risonanza=condivisione elettronica. Se il gruppo ha doppietti elettronici liberi, può condividere i doppietti con l’anello benzenico, e sono +M, cioè attivanti per effetto mesomero. Ogni struttura di risonanza stabilizzano e rendono più reattivo.
I gruppi che attirano elettroni, forma strutture di risonanza che usa elettroni dell’anello, la carica positiva si sposta, quindi contribuiscono a disattivare l’anello in quanto attirano elettroni.
Risultano fortemente attivanti: NH2, anilina, OH, fenolo, OCH3, anisolo, (CH3-OH cresolo) donano elettroni all’anello per risonanza, li richiamano per effetto I, ma prevale la risonanza. Sono attivanti per effetto +M
Sostituenti moderatamente attivanti: NH-C(=O)R oppure O-CR=O)
Ci sono doppietti liberi sull’atomo attaccato all’anello.
Debolmente attivanti: CH3, CH2CH3 ecc sono +I, non hanno effetto mesomero perché non hanno elettroni da condividere; gli alogeni hanno –I e +M, ma prevale l’effetto induttivo, quindi gli alogeni sono disattivanti.
Disattivanti: hanno –I e –M C=OH, C=OR, C=OOR, C=OOH, NO2 (il più fote), C=-N,SO3H.
+I e +M non è presente.
Per fare risonanza devo spostare doppi legami.
Orientazione : dipende dall’effetto mesomero.
Gli attivanti orientano in orto-para: il secondo gruppo si attacca in orto-para. Dipende dall’ingombro sterico se il gruppo è molto grande, il secondo si attaccherà in para, non in orto, anche se quindi in orto abbiamo due posizioni possibile, si attaccherà di più in para per l’ingombro sterico.
Se il gruppo è disattivante, orienta in meta;
Gli alogeni, disattivano l’anello ma orientano in orto-para, perché hanno un –I che prevale e disattiva, ma il +M determina l’orientamento, quindi sarà meta.
Domande da interrogazione
- Quali sono i tipi di sostituenti che influenzano la reattività dell'anello benzenico?
- Come si differenziano l'effetto induttivo e l'effetto mesomero?
- Quali sostituenti sono considerati fortemente attivanti per effetto mesomero?
- In che modo l'orientazione dei sostituenti è influenzata dall'effetto mesomero?
I sostituenti si dividono in due categorie: quelli che attivano l'anello, rendendolo più reattivo, e quelli che lo disattivano, rendendolo meno reattivo.
L'effetto induttivo dipende dalla differenza di elettronegatività e avviene attraverso i legami sigma, mentre l'effetto mesomero riguarda la condivisione degli elettroni e la risonanza.
Sostituenti come NH2, OH, e OCH3 sono fortemente attivanti per effetto mesomero poiché donano elettroni all'anello benzenico attraverso la risonanza.
Gli attivanti orientano in orto-para, mentre i disattivanti orientano in meta. Gli alogeni, nonostante disattivino l'anello, orientano in orto-para a causa del loro effetto mesomero.
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