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Micron Document

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<title>Mesomerer Effekt</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Mesomerer Effekt</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>In der <a href="Chemie" title="Chemie">Chemie</a> bezeichnet der <b>mesomere Effekt</b> (kurz: <b>M-Effekt</b>) eine elektronenschiebende Wirkung von <a href="Funktionelle_Gruppe" title="Funktionelle Gruppe">funktionellen Gruppen</a> in <a href="Chemische_Verbindung" title="Chemische Verbindung">chemischen Verbindungen</a>. Der M-Effekt wirkt durch <a href="Konjugation_(Chemie)" title="Konjugation (Chemie)">konjugierte Systeme</a> und beeinflusst Reaktionsgeschwindigkeiten, Ionengleichgewichte und die Stelle, an der ein Molekül <a href="Reaktion_(Chemie)" class="mw-redirect" title="Reaktion (Chemie)">reagiert</a> (dirigierender Effekt).

</p><p><a href="Substituent" title="Substituent">Substituenten</a> können nur dann einen mesomeren Effekt ausüben, wenn sie mit einem konjugierten System (<a href="Unges%C3%A4ttigte_Verbindungen" title="Ungesättigte Verbindungen">ungesättigte Bindungen</a> oder Atome mit <a href="Freies_Elektronenpaar" title="Freies Elektronenpaar">freien Elektronenpaaren</a>) verbunden sind. Dadurch wird das konjugierte System (auch: mesomere System) vergrößert. In diesem Fall hat der Erstsubstituent einen M-Effekt. Wenn der Substituent ein <a href="Freies_Elektronenpaar" title="Freies Elektronenpaar">freies Elektronenpaar</a> besitzt, das er für die Mesomerie zur Verfügung stellen kann, fügt er dem konjugierten System <a href="Elektronendichte" title="Elektronendichte">Elektronendichte</a> hinzu, man spricht von einem <b>+M-Effekt</b>. Besitzt der Substituent hingegen eine Doppel- oder Dreifachbindung, so wird dem mesomeren System Elektronendichte entzogen; man spricht von einem <b>−M-Effekt</b>.

</p><p>Der M-Effekt wirkt auf Reaktionsgeschwindigkeiten und Ionengleichgewichte, da die p-<a href="P-Orbital" class="mw-redirect" title="P-Orbital">Orbitale</a> (oder π-Bindungen) eines Substituenten mit dem Rest des Moleküls überlappen. Es kommt zur <a href="Delokalisierung" title="Delokalisierung">Delokalisierung</a> oder deren Erweiterung.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Daneben gibt es den <a href="Induktiver_Effekt" title="Induktiver Effekt">induktiven Effekt</a> (+I-Effekt und −I-Effekt).

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="+M-Effekt"><span id=".2BM-Effekt"></span>+M-Effekt</h2></div>

<p>Der Substituent hat ein <a href="Freies_Elektronenpaar" title="Freies Elektronenpaar">freies Elektronenpaar</a>, das er für die Mesomerie zur Verfügung stellen kann.

Bei +M-Effekten erhöht sich die Elektronendichte des mesomeren Systems. Eine eventuelle elektrophile Zweitsubstitution wird dadurch begünstigt, der +M-Effekt wirkt somit aktivierend in Bezug auf Reaktivität. Bei Halogenen als Erstsubstituenten an aromatischen Systemen ist die Substitutionsgeschwindigkeit allerdings aufgrund des <a href="Induktiver_Effekt" title="Induktiver Effekt">−I-Effektes</a> insgesamt herabgesetzt, dennoch wird durch den +M-Effekt weiter in <i>ortho</i>/<i>para</i>-Stellung dirigiert (siehe <a href="Substitutionsmuster" title="Substitutionsmuster">Substitutionsmuster</a>).

</p><p>Beispiel: Reaktion von <a href="Brom" title="Brom">Brom</a> und <a href="Benzol" title="Benzol">Benzol</a>: Benzol enthält ein mesomeres System und Brom hat drei freie Elektronenpaare. Nach der Substitution ist Brom mit einer Einfachbindung an ein Kohlenstoffatom des Benzols gebunden. Ein freies Elektronenpaar des Broms kann in die Mesomerie einbezogen werden, wodurch sich neue mesomere Grenzstrukturen ergeben.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Substituenten_mit_+M-Effekt"><span id="Substituenten_mit_.2BM-Effekt"></span>Substituenten mit +M-Effekt</h3></div>

<li>–(<a href="Arylgruppe" title="Arylgruppe">Aryl</a>) (z. B. –<a href="Phenylgruppe" title="Phenylgruppe">Phenylgruppe</a>)</li>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="−M-Effekt"><span id=".E2.88.92M-Effekt"></span>−M-Effekt</h2></div>

<p>Bei −M-Effekten wird dem mesomeren System Elektronendichte entzogen, da der Substituent eine Doppel- oder Dreifachbindung besitzt. Das erschwert weitere Substitutionen bzw. setzt die Aktivierungsenergie, die dazu nötig ist, herauf. Der −M-Effekt wirkt also aus reaktionskinetischer Sicht deaktivierend. Außerdem wirken die folgenden Gruppen bei aromatischen Systemen für einen elektrophilen Angriff <i>meta</i>-dirigierend (siehe <a href="Substitutionsmuster" title="Substitutionsmuster">Substitutionsmuster</a>). Dort befindet sich die größte Elektronendichte, da durch den Elektronenentzug aus dem aromatischen System die <i>ortho</i>- und <i>para</i>-Position eine positive Ladung trägt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Substituenten_mit_−M-Effekt"><span id="Substituenten_mit_.E2.88.92M-Effekt"></span>Substituenten mit −M-Effekt</h3></div>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Säurestärke"><span id="S.C3.A4urest.C3.A4rke"></span>Säurestärke</h2></div>

<p>Substituenten mit −M-Effekt bewirken eine Erhöhung der <a href="S%C3%A4urest%C3%A4rke" class="mw-redirect" title="Säurestärke">Säurestärke</a> von aromatischen, aciden Verbindungen, da der Substituent dem konjugierten System Elektronendichte entzieht. Beispielsweise sind <a href="Nitrophenole" title="Nitrophenole">Nitrophenole</a> im Vergleich zu <a href="Phenol" title="Phenol">Phenol</a> (<a href="S%C3%A4urekonstante" title="Säurekonstante">pK<sub>s</sub></a> = 9,99) stärkere Säuren. <a href="Pikrins%C3%A4ure" title="Pikrinsäure">Trinitrophenol</a> erreicht einen pK<sub>s</sub>-Wert von 0,29. Das liegt daran, dass alle drei Nitro-Gruppen (–NO<sub>2</sub>) wie oben aufgelistet, einen −M-Effekt haben. Durch Mesomerie werden dem Benzolring Elektronen entzogen, sodass dieser in <i>ortho</i>-/<i>para</i>-Stellung positiv geladen ist. Da die Hydroxygruppe ihrerseits diesen Elektronenmangel durch ihr ungebundenes Elektronenpaar ausgleichen kann, überträgt sich diese positive Ladung auf den Sauerstoff. Diese instabile Situation strebt danach das Wasserstoffion abzuspalten, damit der Sauerstoff die Bindungselektronen für sich einbehalten kann und nicht mehr positiv geladen ist. Im Weiteren wirkt der doppelt an den Benzolring gebundene Sauerstoff ebenfalls einen −M-Effekt aus, sodass das resultierende Anion mesomeriestabilisiert ist. Das heißt, es ist nicht eindeutig, an welchen Sauerstoffatomen sich die negative Ladung befindet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Basenstärke"><span id="Basenst.C3.A4rke"></span>Basenstärke</h2></div>

<p>Bei einem aromatischen Ring, an dem sich eine Aminogruppe befindet, werden aufgrund des +M-Effektes Elektronen in den Ring gedrückt. So wird die funktionelle Gruppe positiver, der <a href="Basenkonstante" title="Basenkonstante">pK<sub>b</sub></a>-Wert steigt insgesamt für diese Verbindung. Das heißt, die „<a href="Basest%C3%A4rke" class="mw-redirect" title="Basestärke">Basenstärke</a>“ nimmt ab.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Dirigierender_Effekt">Dirigierender Effekt</h2></div>

<p>Mesomere Effekte beeinflussen auch, an welcher Position – also an welchem Atom – eine weitere Reaktion wahrscheinlich ablaufen wird. Bei der <a href="Zweitsubstitution_am_Aromaten" class="mw-redirect" title="Zweitsubstitution am Aromaten">elektrophilen Zweitsubstitution</a> am Benzolring <a href="Zweitsubstitution_am_Aromaten#Dirigierende_Wirkung" class="mw-redirect" title="Zweitsubstitution am Aromaten">„dirigieren“</a> (= „bestimmen“) die Erstsubstituenten die Position der weiteren. Im Allgemeinen kann man sagen, dass Erstsubstituenten, die einen +M-Effekt haben in <a href="Substitutionsmuster" title="Substitutionsmuster"><i>ortho</i>/<i>para</i></a>-Stellung dirigieren, solche mit −M-Effekt in <a href="Substitutionsmuster" title="Substitutionsmuster"><i>meta</i></a>-Stellung. Dies kann durch die Stabilität der während der Substitution auftretenden Übergangszustände erklärt werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Eintrag zu <i>mesomeric effect.</i> In: <a href="International_Union_of_Pure_and_Applied_Chemistry" title="International Union of Pure and Applied Chemistry">IUPAC</a> (Hrsg.): <i><a href="Compendium_of_Chemical_Terminology" title="Compendium of Chemical Terminology">Compendium of Chemical Terminology</a>.</i> The “Gold Book”. <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1351/goldbook.M03844">10.1351/goldbook.M03844</a></span> – Version: 2.1.5.</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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