Chimica organica - effetto induttivo e mesomero

Effetti induttivi e mesomerici degli alchilbenzeni

Gli alchilbenzeni sono attivati: i gruppi alchilici esercitano un effetto induttivo elettrodonatore nei confronti dell'anello benzenico.

Effetto mesomerico:

Gruppi attivanti per effetto mesomero (delocalizzazione elettronica): -NH2, -OH, -OR, -NHR...

Gruppi disattivanti per effetto mesomero (delocalizzazione elettronica): -COOH, -COR, -CN, -NO2, -NR...

L'effetto induttivo spiega perché gruppi come -NH2, -OH, -OR... con un atomo fortemente elettronegativo possano attivare l'anello. Questi gruppi riforniscono di elettroni l'anello con un effetto diverso da quello induttivo, grazie al fenomeno della risonanza.

Il gruppo -NH2 è attivante per effetto mesomero.

Il gruppo -OH è attivante per effetto mesomero.

Il gruppo -OCH3 è attivante per effetto mesomero.

–NO è disattivante per effetto mesomero e induttivo. Un gruppo alchenilico (vedi ad esempio il vinilico nello stirene o stirolo) ha un effetto elettrondonatore e quindi attivante dell'anello per effetto mesomero del doppio legame stesso: Lo stirene è un importante derivato del benzene. Dalla sua polimerizzazione si ottiene il ben noto polistirolo (o polistirene), struttura inquinante, non biologicamente degradabile. I suoi prodotti di degradazione possono essere addirittura più tossici del polistirolo stesso. Lo stirene è assai resistente e difficilmente ossidabile, come del resto lo sono tutti i derivati del benzene.

II. Il secondo fattore da considerare è l'orientazione indotta dal sostituente presente sul gruppo che entra..

Strutture risonanti dell'anilina: le posizioni orto e para sono arricchite di elettroni. Dall'esame delle strutture di risonanza dell'anilina si può notare come le posizioni orto e para vengano

Il testo fornito descrive le proprietà di sostituzione elettrofila del nitrobenzene e del clorobenzene.

Il nitrobenzene è particolarmente elettrondonatore, quindi un secondo sostituente elettrofilo tenderà prevalentemente a sostituirsi nelle posizioni orto e para. Il gruppo NH è un gruppo attivante orto/para orientante.

Le strutture risonanti del nitrobenzene mostrano che le posizioni orto e para sono impoverite di elettroni (hanno carica positiva), quindi un secondo sostituente, anche se la seconda sostituzione sarà più difficile, andrà a sostituirsi in posizione meta, "meno impoverita" di elettroni (non porta mai carica positiva nelle strutture risonanti). Il gruppo NO è un gruppo disattivante meta-orientante.

Il clorobenzene segue un caso analogo all'anilina. Nel caso degli alogeni, la situazione è analoga a quella di un gruppo come -NH o -OH, cioè l'effetto mesomerico è elettrondonatore, come si può vedere dalle strutture risonanti del clorobenzene.

Poiché in questo caso l'effetto induttivo è preponderante, un alogeno è un disattivante dell'anello, ma è orto-para orientante.

In conclusione:

• Tutti i gruppi sostituenti (attivanti o disattivanti) esercitano la loro influenza massimamente sulle posizioni orto e para.
• Un gruppo attivante attiva tutte le posizioni, ma attiva le orto e para molto più della meta; un gruppo disattivante disattiva tutte le posizioni, ma disattiva le orto e le para molto più della meta.

Inoltre, un gruppo può respingere o attirare elettroni per effetto induttivo, per effetto mesomero, o per entrambi. Questi effetti hanno direzione opposta solo per i gruppi -NH, -OH, ecc. e per gli alogeni. Per i primi è preponderante l'effetto mesomero, per gli alogeni quello induttivo. Per questo motivo gli alogeni hanno un comportamento "anomalo", essendo disattivanti, ma orto-para orientanti.

Effetti di attivazione e di orientazione dei

sostituenti

Deactivating Sostituenti

Sostituenti attivanti

Activating Substituents

Deactivating Sostituenti

Substituents disattivanti

orto/para

ortho & para- Substituents

orto/para orientanti

disattivanti

meta

ortho & para-Orientation

meta-Orientation

orientanti

Orientation

orientanti

(-)-O -F-CO-NH -NO H2 2 23(+)

-Cl-CO-OH -NR -NR R2 23(+)

-Br-OR -CONH-NHCOCH -PR3 22(+)

-I-OC H -R -SR -CHO6 5

-CH-C -COROCOCH H -SO H Cl3 6 5 3 2-CN-SO -CH=CHNOR2 2 15

I fenoli

Gruppo funzionale -OHOH

Fenolo o acido fenico, solido basso fondente, leggermente solubile in acqua. A concentrazione elevata risulta corrosivo nei confronti di ogni tipo di cellula.

In soluzione diluita presenta proprietà antisettiche.

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I fenoli sono molto più acidi degli alcoli alifatici

Perché?

A) Effetto induttivo elettronattrattore del carbonio ibridizzato sp indebolisce il legame O-H

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B) Delocalizzazione di carica nello ione fenossido

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