Wohin mit den Elektronen?

Wohin mit den Elektronen?
Induktiver und Mesomerer Effekt
Induktiver Effekt
+I-Effekt (elektronenschiebend)
C(CH3)3
HC(CH3)2
H2C(CH3)
Markownikow-Regel:
-I-Effekt (elektronenziehend)
CH3
OH
I
Cl
SO3H
NO2
Mesomerer Effekt
+M-Effekt
•
Br
-M-Effekt
alle Gruppen, die ein freies
Elektronenpaar an dem Atom
haben, das mit dem Ring
verknüpft ist
•
alle Gruppen, die eine
Mehrfachbindung an dem Atom
haben, das mit dem Ring
verknüpft ist
Zweitsubstitutionen
Eine Zweitsubstitution kann an einem aromatischen Ring an drei verschiedenen
Positionen vorkommen:
X
ortho
meta
para
Es gibt zwei Klassen von Substituenten (X):
• die einen sorgen dafür, dass der zweite Substituent in meta-Stellung
angelagert wird (meta-dirigierende Substituenten)
• die anderen sorgen dafür, dass der zweite Substituent in ortho- oder paraStellung angelagert wird (ortho/para-dirigierende Substituenten)
ortho/para-dirigierend
•
•
alle Alkylgruppen
alle Gruppen, die ein freies
Elektronenpaar an dem Atom
haben, das mit dem Ring
verknüpft ist
Grundlagen der Organischen Chemie
I-/M-Effekt
meta-dirigierend
•
alle Gruppen, die eine
Mehrfachbindung an dem Atom
haben, das mit dem Ring
verknüpft ist
 Marcus Krüger, 06.2002
Wohin mit den Elektronen?
Induktiver und Mesomerer Effekt
Alkylgruppen
CH3
CH3
H
X
CH3
CH3
X
CH3
CH3
H
H
X
X
CH3
X
H
X
H
H
CH3
H
X
CH3
CH3
H
X
H
X
Die gelb hinterlegten Resonanzstrukturen sind besonders stabil, da die CH3-Gruppe
Elektronen in den Ring „schiebt“ (+I-Effekt) und somit die positive Ladung am C1Atom teilweise kompensiert.
F ortho/para-Substitution
Grundlagen der Organischen Chemie
I-/M-Effekt
 Marcus Krüger, 06.2002
Wohin mit den Elektronen?
Induktiver und Mesomerer Effekt
Substituenten mit freien Elektronenpaaren am Zentralatom
OH
OH
H
X
OH
OH
H
X
OH
OH
H
OH
X
X
OH
H
X
X
X
X
OH
OH
OH
H
H
X
H
H
OH
H
H
X
H
X
Substituenten mit freien Elektronenpaaren können mit dem Ring in Resonanz treten,
indem sie mit einem freien Elektronenpaar eine Doppelbindung zum Ring ausbilden.
So kann man für die ortho- und para-Substitution eine Resonanzform mehr als für die
meta-Substitution formulieren (Š stabileres Zwischenprodukt).
F ortho/para-Substitution
Faustregel
9 je mehr Resonanzformen man formulieren kann, desto stabiler ist das
Zwischenprodukt
9 das Endprodukt hängt immer von der Stabilität des Zwischenproduktes ab
Grundlagen der Organischen Chemie
I-/M-Effekt
 Marcus Krüger, 06.2002
Wohin mit den Elektronen?
Induktiver und Mesomerer Effekt
Substituenten mit Mehrfachbindungen am Zentralatom
H
δ-
O δ+ O
C
H
COOH
H
X
COOH
X
COOH
X
COOH
H
H
COOH
H
COOH
H
H
X
X
X
COOH
COOH
COOH
X
H
H
X
X
Die gelb hinterlegten Resonanzformen sind besonders instabil, da eine positive Ladung in
direkter Nachbarschaft zu einem Kohlestoffatom liegt, das partiell positiv geladen ist
(Sauerstoff hat höhere EN Š zieht Bindungselektronen zu sich).
F meta-Substitution
H3C
NO2
?
?
Die Methylgruppe ist o/p-dirigierend, die Nitrogruppe m-dirigierend. Wo findet die
nächste Substitution statt?
In solchen Fällen gewinnt meistens die o/p-dirigierende Gruppe!
H3C
NO2
X
Grundlagen der Organischen Chemie
I-/M-Effekt
 Marcus Krüger, 06.2002