Chimica organica - effetto induttivo e mesomero

Benzene sostituito e reazione di sostituzione elettrofila

Reattività relativa del composto

Quando un benzene sostituito viene sottoposto a una nuova reazione di sostituzione elettrofila, dobbiamo tenere conto di due caratteristiche:

• Reattività relativa del composto in confronto con il benzene stesso. I sostituenti possono influenzare la reattività:
• Incrementandola: sostituenti attivanti
• Diminuendola: sostituenti disattivanti

Esempi di gruppi attivanti e disattivanti

Per stabilire se un gruppo sia attivante o disattivante, occorre considerare due diversi effetti che esso può produrre sull'anello:

Effetto induttivo

Dipende dalla differenza di elettronegatività fra il carbonio e l'elemento ad esso legato.

Esempi:

Perché gli alogeni sono dei disattivanti? Essendo molto elettronegativi, sono elettronattrattori e quindi impoveriscono di elettroni l'anello.

Perché i gruppi NO₂, -CN, -SO₃, -COOH sono ugualmente disattivanti? In essi, l'atomo legato all'anello lega con un legame multiplo l'ossigeno o l'azoto, elementi molto elettronegativi, quindi elettronattrattori, che rendono l'atomo adiacente parzialmente δ⁺ positivo. Per sanare questa carenza, l'atomo si rifà sugli π elettroni dell'anello.

Gli alchilbenzeni sono attivati: i gruppi alchilici esercitano un effetto induttivo elettron-donatore nei confronti dell’anello benzenico.

Effetto mesomero o di risonanza

Gruppi attivanti per effetto mesomero (di risonanza):

• -NH₂, -OH, -OR, -NHR...

Gruppi disattivanti per effetto mesomero (di risonanza):

• -COOH, -COR, -CN, -NO₂, -NR₂...

L’effetto induttivo non spiega perché gruppi come -NH₂, -OH, OR... con un atomo fortemente elettronegativo (e quindi con un effetto induttivo elettronattrattore) possano attivare l'anello. Evidentemente, questi gruppi "devono" rifornire di elettroni l'anello con un effetto diverso da quello induttivo: questo effetto è dovuto 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.

Il gruppo –NO₂ è disattivante per effetto mesomero e induttivo.

Un gruppo alchenilico (vedi ad esempio il vinilico nello stirene o stirolo) ha un effetto elettron-donatore.