2.4.2.1.1. Induktive Effekte

Induktive Effekte werden durch Elektronegativitätsunterschiede zwischen Atomen oder Atomgruppen in einem Molekül ausgelöst. Man unterscheidet zwischen negativen induktiven Effekten (-I-Effekten) und positiven induktiven Effekten (+I-Effekten).

2.4.2.1.1.1. -I-Effekt (negativer induktiver Effekt)

Ein Atom, mit einer hohen Elektronegativität übt einen -I-Effekt aus. Es zieht Elektronendichte von einem benachbarten Atom ab, wobei sich dessen Elektronendichte verringert. Das Atom trägt jetzt eine negative Partialladung, welche durch „δ^-“ gekennzeichnet wird. Das Nachbaratom wird positiv polarisiert und trägt eine positive Partialladung („δ⁺“).

Die Stärke des -I-Effektes wird durch die Elektronegativität des Substituenten bestimmt. Je elektronegativer ein Substituent ist, desto mehr Elektronendichte zieht er zu sich.
Dieser Effekt lässt sich gut an den Halogenen zeigen: Die Stärke des -I-Effektes sinkt der Reihe nach von Fluor zu Iod.

(„R“ steht hierbei für einen Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest.)

2.4.2.1.1.2. +I-Effekt (positiver induktiver Effekt)

Negativ geladene oder wenig elektronegative Atome oder Atomgruppen üben einen +I-Effekt aus. Sie „schieben“ Elektronendichte auf Nachbaratome.

(„R“ steht hierbei für einen Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest.)

2.4.2.1.1.3. Atome ohne induktiven Effekt

Wasserstoffatome (H) üben keinen induktiven Effekt aus.

2.4.2.1.1.4. Polaritäten & Stabilitäten

Durch induktive Effekte entstehen Polaritäten innerhalb eines Moleküls. Dadurch kann vorausgesagt werden, an welchem Atom eines Moleküls ein Nukleophil angreifen wird.
Außerdem können durch dieses Konzept auch Rückschlüsse auf die Stabilität einer Ladung oder eines Radikals gezogen werden.

2.4.2.1.1.5. Auswirkungen auf die Säurestärke

Induktive Effekte haben auch Einfluss auf die Säurestärke eines Moleküls. Durch Anbringen einer elektronegativen Gruppe mit einem -I-Effekt wird die konjugierte Base stabilisiert und somit das Gleichgewicht zur deprotonierten Spezies hin verschoben. Der pK_s-Wert der Säure sinkt. Umgekehrt führt das Anbringen eines Substituenten mit +I-Effekt zu einer geringeren Säurestärke, da elektronenschiebene Substituenten eine negative Ladung destabilisieren.

2.4.2.1.2. Mesomere Effekte

Neben induktiven Effekte können auch mesomere Effekte in Molekülen auftreten.
Diese treten bei konjugierten Systemen auf. Zwei Mehrfachbindungen sind miteinander konjugiert, wenn sie durch genau eine Bindung voneinander getrennt sind. Die p-Orbitale beider Bindungen können über diese Bindung miteinander wechselwirken. Die Elektronen konjugierter Bindungen sind über alle beteiligten Atome des konjugierten Systems delokalisiert.

In der Lewis-Schreibweise kann man dies durch mesomere Grenzformeln visualisieren. Hierfür „klappt“ man die Elektronen von Mehrfachbindungen oder freien Elektronenpaaren zur jeweils nächsten Mehrfachbindung, wodurch es zu zwitterionischen Grenzformeln kommt.

Auch bei mesomeren Effekten unterscheidet man zwischen negativen mesomeren Effekten (-M-Effekt) und positiven mesomeren Effekten (+-M-Effekt).

2.4.2.1.2.1. +M-Effekt (positiver mesomerer Effekt)

Falls ein Substituent ein freies Elektronenpaar besitzt, welches er für Mesomerie zur Verfügung stellen könnte, so besitzt er einen positiven Mesomeren Effekt (+M-Effekt). Damit fügt er Elektronendichte zu einem konjugierten System hinzu.

            

                

            

          

2.4.2.1.2.2. -M-Effekt (negativer mesomerer Effekt)

Substituenten mit negativem mesomerem Effekt (-M-Effekt) besitzen eine Doppel- oder Dreifachbindung und können somit dem konjugierten System Elektronendichte entziehen.

                        

2.4.2.1.2.3. Polaritäten & Stabilitäten

Mesomere Effekte beeinflussen die Stabilitäten von Ladungen in gleicher Weise wie induktive Effekte. Jedoch sind mesomere Effekte stärker.

2.4.2.1.2.4. Auswirkungen auf die Säurestärke

Substituenten mit -M-Effekt erhöhen die Säurestärke, da sie das entstehende Anion stabilisieren. Substituenten, die einen +M-Effekt ausüben erniedrigen die Säurestärke aber erhöhen die Basenstärke eines Moleküls.