Органикалық заттар молекулаларындағы өзара әсерлер

Органикалық заттар молекулаларындағы өзара әсерлер

Жоспары:

1.     Органикалық заттардың өзіндік қасиеттер

2.     Теріс және оң индуктивтік эффект

3.     «Полюсті эффекті» ( Ғ-эффекті)

Органикалық заттардың өзіндік қасиеттерінің бірі: олардың молекулаларыдағы атомдардың, немесе атомдар топтарының және байланыстардың бір-біріне әсер етіп тұруы болып табылады. Мұндай әсерлер зат қалыпты жағдайда тұрғанда да, сонымен қатар ол зат реакцияа түскен уақытта да байқалады. Басқаша айтсақ, органикалық заттардың молекулаларындағы орынбасарлар өздерінің әсерлерін ковалентті байланысқан тізбектің бойымен тартып, молекуланың бүкіл бойына немесе бір бағытына тигізіп тұрады. Сонымен қатар орынбасарларға молекуланың қалған бөлігі де өз әсерін тигізе алады; яғни орынбасарлардың қалпы оның өзін қоршаған атомдардың табиғатына және молекула қалдығының (орынбасарды алып тастап қалғандағы қалдық) құрылысына байланысты.

Орынбасарлардың әсерлерінің δ- және π -байланыстарының бойымен тарауы, осы байланыстардың электрондық қалпын мүлдем өзгертіп жібереді; олардың түрлеріне сәйкес байланыстардың полюстенуі туады. Егер орынбасарлардың тигізетін әсерлері байланыстардын, бойымен тузу сызықты өтетін болса, онда байланыстың электрондық қалпы біртіндеп кішірейетіндігі байқалады. Байланыстың осындай жолмен полюстенуін индуктивті полюстену деп атайды, ал оны болдырып түрған орынбасар индуктивті эффект тудырады. (I — эффект). Индуктивті эффектінің екі түрі болады:

а)  оң бағыттағы индуктивті эффект  ( + І-эффект)

ә)  теріс бағыттағы индуктивті эффскт ( —І-эффект).

Егер байланыс құрып түрған электрондар орынбасардан, молекуладағы онымсн байланыс қүрып түрған көміртегі атомына қарай ауытқып түрса, онда ол орынбасар +І-эффектпен (а), ал байланыстырушы электрондар жұбы, керісінше, көміртегінен орынбасарға қарай ауытқып тұрса, онда орынбасар — І-эффектпен (ә) зат молекуласының қалған бөлігіне әсер етеді:

Немесе

Ал, у-галогендер, нитро-, сульфо-, оксо-, карбоксо, циан және басқа толып жатқан акцепторлық қасиеттері бар топтар (орынбасарлар).

Индуктивті эффектінің оң не теріс болуы орынбасарлардың құрамындағы атомдардың көміртегімен салыстырғандағы электртерістіктерінің шамасына байланысты. Әдетте индуктивті эффектінің әсері аса үлкен емес; алайда, оның әсері заттың қышқылдық не негіздік қасиеттерін анықтайды. Мысалы, аминдердің аммиакпен салыстырғанда негіздік қасиеттерінің арта беруі, олардың құрамындағы алкил радикалдарының тигізетін эффектілеріне тікелей байланысты:

Сол сияқты толуол, ксилолдардағы бензол сақинасының сутектерінің орынбасу реакцияларына, бензолға қарағанда жылдам түсуі де, олардағы СН₃ тобының сақинаға тигізетін +І-эффектінің салдары деп түсіну керек (метил топтарының электрондары есебінен сақинаның негіздік қасиеттері артады).

Индуктивті эффектінің қай-қайсысы болмасын қалыпты жағдайдағы молекуланы полюстендіреді, ал олай болса, оның физикалық қасиеттері өзгереді деген сөз (әсіресе дипольдық моменті).

Егер орынбасармен жалғасып түрған көміртегі атомы түзу, не тармақталған тізбек құрап, немесе басқа атомдармен бірігіп цикл түзіп түрса, онда орынбасардың эффекті бүкіл молекула бойьша тізбек, не сақина арқылы тарайды:

Егер орынбасар болып тұрған топта оң, немесе теріс зарядталған атомдары бар болса, онда оның төңірегінде электр өрісі пайда болады. Ал, ол электр өрісі молекуладағы барлық атомдарға тек байланыстың сызығының бойымен ғана емес, кеңістік арқылы да әсер етеді. Бұл жағдайда  орынбасардың  молекуланың қалған  бөлігіне тигізетін әсері, сол молекуланың конфигурациясына және конформациясына байланысты. Эффектінің мұндай түрін «полюсті эффекті» дейді және ол Ғ-эффекті деп жазылады.

Полюсті эффектінің шамасы заттың құрылысына, молекуладағы басқа орынбасарлардың табиғатына, еріткішке және т. б. факторларға байланысты болады. Көпшілік жағдайда I- және Ғ-эффектісін бірге қарайды, өйткені олардың тудыратын әсерлерін бір-бірінен бөліп қарауға әрдайым мүмкін бола бермейді. Олардың таңбалары да көп жағдайда бір-біріне сәйкес келеді.