Quimica organica - efectos electrónicos

2.-ÁCIDOS, BASES Y EFECTOS ELÉCTRICOS

En este capítulo se estudia la relación que hay entre la estructura o composición atómica de una molécula y su reactividad hacia otra. Esta relación es tan importante que permite predecir el comportamiento de una especie química frente a determinadas condiciones experimentales.

LOS EFECTOS INDUCTIVO Y MESOMÉRICO
Efecto inductivo: Es el efecto eléctricoque se produce a través de los enlaces s debido a la diferencia de electronegatividad entre dos elementos cualquiera y la ejercen todos los sustituyentes. Si estos son dadores de electrones se representarán como +I y ceden electrones al sistema, en cambio si son aceptores de electrones, se representarán como –I y captan electrones del sistema, en ambos casos a través del enlace s. El efectoinductivo de un sustituyente es mayor sobre el átomo directamente unido a él, pero va disminuyendo a medida que la distancia entre él y el resto de la molécula va aumentando.
Ejemplo: En el 1 – clorobutano, el cloro ejerce su efecto inductivo –I sobre el C(1) al que está unido directamente, atrayendo los electrones hacia sí, pero su efecto sobre los C siguientes y sobre los electrones que forman losenlaces entre los C1 y 2; 2 y 3 es cada vez menor y así sucesivamente.

Figura Nº1

Efecto mesomérico: Es el Efecto eléctrico que se produce exclusivamente a través de los enlaces p en sistemas conjugados y lo ejercen sustituyentes que pueden ceder o captar electrones a través del sistema citado. Si un sustituyente puede ceder electrones de esta manera, se representará como +M y tiene comocaracterística principal poseer uno o más pares de electrones no compartidos en el átomo directamente unido al sistema conjugado, en cambio si un sustituyente puede captar electrones del sistema conjugado, se representará como -M, y tiene como característica principal el estar formado por átomos unidos entre sí por enlaces múltiples (dobles o triples), en los que el átomo más alejado del sistemaconjugado es más electronegativo que el que está unido directamente a él, lo que determina una disminución de la densidad electrónica alrededor de este último y consecuentemente, un desplazamiento electrónico del sistema conjugado hacia el sustituyente.

Grupos +M Grupos -M

Diagrama Nº1
En la siguiente figura se representa un caso en el que el sustituyente yun centro de reacción cualquiera están separados entre sí por un sistema conjugado de dos átomos de carbono. El efecto eléctrico del sustituyente sobre el centro de reacción se produce por los dos mecanismos conocidos; es decir, por el efecto inductivo (a través del enlace s) y mesomérico (a través del enlace p)

Figura Nº2

Si el sustituyente está separado del centro de reacción por unsistema saturado, aunque exista un sistema conjugado, el efecto del sustituyente será solo inductivo.

Figura Nº3

Las figuras anteriores nos dicen que si el sustituyente es -I y -M (Ej. -NO2, -CN), la densidad electrónica en el centro de reacción disminuirá de acuerdo a la fuerza del sustituyente, y si ambos efectos son +, desde luego que la densidad electrónica en el centro de reacción aumentará.Una situación especial se produce cuando un sustituyente presenta efectos contrarios, vale decir, -I, pero + M ( Ej) -Br, -NH2 , -OCH3), el efecto eléctrico del sustituyente dependerá del efecto predominante, lo que se determina experimentalmente. En el caso de los halógenos, el efecto -I es mayor que el +M, por lo tanto su efecto total [-I + (+M)] será el de atraer electrones, y por lo tanto dedisminuir la densidad electrónica en el centro de reacción; en el caso de los sustituyentes -NR2 y -OR, el efecto +M es mayor que el -I, por lo tanto, el efecto total del sustituyente es el de aumentar la densidad electrónica en el centro de reacción. (No existen sustituyentes +I, -M).
Para cuantificar el efecto de los grupos sustituyentes en forma experimental, se determinan las constantes de...