귀납 효과

Inductive effect

화학에서는 분자 속에 있는 원자의 '유도 효과 사슬'로, 결합 속에 영구적인 쌍극자로 이어진다.[1] π (pi) 결합에 존재하는 전기적 효과와 달리 σ (sigma) 결합에 존재한다.

알킬 할라이드의 할로겐 원자는 전자가 철수하는 반면 알킬 그룹은 전자 기증 경향을 보인다. 만약 전기 원자(전자를 놓쳐서 양전하를 갖는 것)가 원자 연쇄, 보통 탄소, 즉 원자 연쇄에 결합된다면, 양전하가 체인의 다른 원자에 전달된다. 이것은 전자 유출 유도 효과로, 일명 -I 효과라고도 한다. 한마디로 알킬 집단은 전자를 기증하는 경향이 있어 +I 효과로 이어진다. 그것의 실험 근거는 이온화 상수다. 그것은 중간자 효과와 구별되고 종종 반대편에 있다.

채권양극화

물 분자 내의 결합은 수소 원자 근처에서 약간 더 양전하되고 더 많은 전기 원자 근처에서 약간 더 음전하된다.

공밸런트 결합은 결합을 형성하는 두 원자의 상대적 전기성에 따라 양극화될 수 있다. 두 원자와는 달리 두 원자의 사이에 있는 σ-bond의 전자 구름은 균일하지 않고 두 원자의 보다 전기적인 쪽으로 약간 이동한다. 이것은 결합 양극화의 영구적인 상태를 유발하는데, 여기서 더 많은 전기 원자는 부분적 음전하(Δ–)를 가지며 덜 전기적 원자는 부분적 양전하(Δ+)를 갖는다.

예를 들어, 물 분자는 HO는2 음전하를 끌어들이는 전기적 산소 원자를 가지고 있다. 이는 O 원자 근처의 물 분자 내 Δ-와 두 H 원자 각각 옆에 있는 Δ+로 표시된다. 개별 결합 쌍극자 모멘트의 벡터 추가는 분자의 순 쌍극자 모멘트를 만든다. 극성 결합은 한쪽 끝과 다른 쪽 끝 사이에 전하가 분리되는 공칭 결합이다. 즉 한쪽 끝은 약간 양성이고 다른 쪽 끝은 약간 음성이 된다. 예를 들면 대부분의 공동 가치 채권이 포함된다. HCl의 수소-염소 결합이나 물의 수소-산소 결합이 대표적이다.

귀납 효과

시그마 전자 변위가 한 쪽 끝은 양전하가 되고 다른 쪽 끝은 음전하가 되는 보다 전기적인 원자에 대한 영향을 귀납 효과라고 한다. "-I effect는 영구적인 효과 & 일반적으로 본드에 화살표로 표현된다."

그러나 알킬 그룹과 같은 일부 그룹은 수소보다 전자 출력이 적어 전자 방출로 간주된다. 이것은 전자 방출 문자로 +I 효과로 표시된다. 요컨대 알킬 집단은 전자를 주는 경향이 있어 유도 효과로 이어진다. 그러나 이런 효과는 의문시되고 있다.[2]

유도된 극성의 변화가 원래 극성보다 적기 때문에 유도 효과는 빠르게 소멸되고 단거리에서만 유의하다. 더욱이 귀납적 효과는 영구적이지만 미약하다. 왜냐하면 강하게 유지되는 σ-본드 전자의 이동을 수반하기 때문이다. 그리고 다른 강한 요소들이 이 효과를 무색하게 할 수 있다.

상대 귀납 효과

상대 귀납 효과는 수소를 기준으로 다음과 같이 +I 효과의 증가 순서 또는 -I 효과의 감소 순서로 실험적으로 측정되었다[how?].

- H < C- < - 의 증가 순서에서 H는 수소, D는 중수소, T는 삼중수소. 모두 수소 동위 원소다.
귀납 효과의 강도는 대체 그룹과 반응하는 주요 그룹 사이의 거리에 따라 달라진다. 거리가 길수록 효과는 약해진다.

유도 효과는 대체물에 대한 반응률과 평형 상수의 관계를 설명하는 해밋 방정식을 통해 정량적으로 표현할 수 있다.

단편화

유도 효과는 원자에 존재하는 전하와 원자에 결합된 그룹에 따라 분자의 안정성을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 만약 원자가 양전하를 가지고 있고 -I 그룹에 연결되어 있다면, 원자의 전하가 '증발'되고 분자는 더욱 불안정해진다. 마찬가지로, 만약 원자가 음전하를 가지고 있고 +I 그룹에 부착되어 있다면 그 전하가 '증전'되어 분자가 더욱 불안정해진다. 이와는 대조적으로, 만약 어떤 원자가 음전하를 가지고 있고 -I 그룹에 부착되어 있다면, 그 전하가 '탈황'이 되고, 분자는 I-효과를 고려하지 않았을 때보다 더 안정적이 된다. 마찬가지로, 원자가 양전하를 가지고 있고 +I 그룹에 부착되어 있으면 그 전하가 '비확산'이 되며, I-효과를 고려하지 않은 경우보다 분자가 더 안정된다. 위의 설명은 원자에 대한 전하가 많을수록 안정성이 떨어지고 원자에 대한 전하가 적을수록 안정성이 높아진다는 사실에 의해 제시된다.

산성과 기본성

귀납적 효과는 분자의 산성과 기본성을 결정하는 데에도 중요한 역할을 한다. 분자에 +I 효과(귀납 효과)가 붙어 있는 그룹은 분자의 전체 전자 밀도를 높이고 분자는 전자를 기증할 수 있어 기본이 된다. 마찬가지로, 분자에 부착된 -I 효과를 가진 집단은 분자의 전체 전자 밀도를 감소시켜 전자 부족을 초래하여 산성을 발생시킨다. 분자에 부착된 -I 집단의 수가 증가함에 따라 산도가 증가하며, 분자에 부착된 +I 집단의 수가 증가함에 따라 기본성이 증가하게 된다.

적용들

카르복시산

카르복실산의 강도는 이온화 상수의 정도에 따라 달라지는데, 이온화가 많을수록 강하다는 것이다. 산이 강해지면 pK의a 수치값이 떨어진다.

산에서는 알킬 그룹의 전자 방출 유도 효과가 산소에 대한 전자 밀도를 증가시켜 O-H 결합의 파단을 방해하여 결과적으로 이온화를 감소시킨다. 이온화가 크기 때문에 아세트산(pKa=3.74)보다 폼산(pKa=4.76)이 강하다. 그러나 모노클로로아세트산(pKa=2.82)은 이온화를 촉진하는 염소의 전자적 인출 효과로 인해 폼산보다 강하다.

벤조산에서는, 링에 존재하는 탄소 원자가 혼합된다2. 그 결과 벤조산(pKa=4.20)은 사이클로헥사네카르복실산(pKa=4.87)보다 강한 산이다. 또한 방향족 카르복실산에서는 정형외과와 파라 포지션에서 대체되는 전자추출군이 산성 강도를 높일 수 있다.

카복실 그룹 자체가 전자 인출 그룹이기 때문에 일반적으로 디카복실산은 그들의 모노카복실 아날로그보다 강한 산이다. 유도 효과는 또한 특정 탄소 원자나 다른 원자 위치를 만드는 결합의 양극화에 도움을 줄 것이다.

유도 효과와 전기적 효과의 비교

유도 효과 전기적 효과
전기성 차이로 인한 단일 σ 공밸런트 결합의 양극화. 공격 시약에 의해 원자 중 하나에 공유된 pi 전자 쌍이 완전히 전달되기 때문에 유기 화합물의 분자에서 쌍극이 순간적으로 형성되는 현상
그것은 영구적인 효과다. 일시적인 효과다.
그것은 시약의 존재를 필요로 하지 않는다. 그것은 전기 시약을 필요로 한다.
유도 전하가 부분 전하(Δ+ 또는 Δ-)로 나타난다. 유도 전하가 +1,-1과 같은 정수임

참고 항목

참조

  1. ^ Richard Daley (2005). Organic Chemistry, Part 1 of 1234567893. Lulu.com. pp. 58–. ISBN 978-1-304-67486-9.
  2. ^ Salvatella, Luis (2017). "The alkyl group is a –I +R substituent". Educ. Quim. 28 (4): 232–237. doi:10.1016/j.eq.2017.06.004.

외부 링크