有機電子論 誘起効果

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有機電子論

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/02/20 02:56 UTC 版)

誘起効果

ルイスは分子の双極子モーメント測定結果から、ある原子の静電効果が結合を介して隣接する他の原子の静電効果に影響を及ぼすことを指摘している。例えば塩素原子が結合したα位、β位の炭素は、連結数を経るにつれて作用は減弱するものの、塩素原子に電子が引き付けられ、塩素原子が存在しない場合よりも価電子の作用が減弱した性質を示す。この様に電子親和性（言い換えるならば電気陰性度）が化学結合を介して他の原子の静電的環境に影響を及ぼす作用をロバート・ロビンソンは誘起効果（I効果、Inductive effect）と呼称した。

誘起効果が物理現象として明確に現れる例として、置換基と酸または塩基性の強度との相関が挙げられる。例えば、カルボン酸誘導体に対して電子求引性基である塩素基が置換したケースについて説明する。酢酸に対して、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸そしてトリクロロ酢酸のpK_aを次に示す。

• CH₃COOH - pK_a = 4.74
• ClCH₂COOH - pK_a = 2.87
• Cl₂CHCOOH - pK_a = 1.25
• Cl₃CCOOH - pK_a = 0.77

このように、塩素の置換数が増大するにつれて強酸性となる。言い換えるとカルボン酸のOH基の酸素上の電子密度が低いほど解離が進行しやすく、この例では塩素のI効果（I⁻効果）により、酸素上の電子が塩素側に引き付けられ、置換した塩素基の数が多いほどI⁻効果が強く現れ、pK_aが減少傾向を示したと説明することができる。

逆の例として酢酸にメチル基を置換した例が挙げられる。メチル基は電子供与性を示し、それがI効果（I⁺効果）により、カルボン酸の電子密度を増やしpK_aが増大したと説明することができる。

• CH₃CH₂COOH - pK_a = 4.88
• (CH₃)₂CHCOOH - pK_a = 4.86
• (CH₃)₃CCOOH - pK_a = 5.05
• CH₃(CH₂)₂COOH - pK_a = 4.82
• CH₃(CH₂)₃COOH - pK_a = 4.86

このように、電子求引性の誘起効果をI⁻効果、電子供与性の誘起効果をI⁺効果と呼称することがある。また、配位結合を正負のイオン対が接合した状態とみなすことができ、配位結合を→で示すことの比喩で、I効果が存在する共有結合を の記号で表示する場合がある。