Mesomere Effekte

Induktive Effekte (5.3.3) wirken über σ-Bindungen und klingen nach wenigen Bindungen ab. Ist ein Substituent mit einem π-System konjugiert, verschiebt er Elektronen über Grenzstrukturen (5.4.2) durch das ganze System: der mesomere Effekt (M-Effekt).

• +M-Effekt:Ein freies Elektronenpaar am ersten Atom des Substituenten wird in den Ring geschoben: –O⁻, –NH₂, –OH, –OR, Halogene.
• −M-Effekt:Eine Mehrfachbindung vom ersten Atom zu einem elektronegativeren Atom zieht π-Elektronen aus dem Ring: –NO₂, –CHO, –COR, –COOH, –CN, –SO₃H.
• Verteilung:Ladungen treten in den Grenzstrukturen nur in ortho- und para-Stellung auf, nie in meta-Stellung.

Lege Elektronenpaare Schritt für Schritt um: Klicke das orange markierte Elektronenpaar an (oder „Umlegen ▶“; Tastatur: Tab, Enter). Die gestrichelten Pfeile zeigen den nächsten Schritt. Die Ladungskarte rechts sammelt, wo im Ring Ladungen auftauchen.

Halte fest: Die Methoxygruppe schiebt ihr freies Elektronenpaar in den Ring (+M) — negative Ladung in o- und p-Stellung. Die Nitrogruppe zieht π-Elektronen aus dem Ring (−M) — positive Ladung in o- und p-Stellung. Die m-Stellung trägt in keiner Grenzstruktur eine Ladung.

• Phenol:pKs = 10,0, Ethanol ca. 16. Im Phenolat-Ion ist die negative Ladung über das O-Atom und drei Ring-C-Atome (o, p) delokalisiert — das Anion ist stabilisiert.
• Nitrophenole:4-Nitrophenol (pKs 7,2) ist saurer als 3-Nitrophenol (pKs 8,4): Nur aus der para-Stellung kann die Nitrogruppe (−M) die negative Ladung zusätzlich übernehmen.
• Anilin:pKB = 9,4, Methylamin 3,4. Das freie Elektronenpaar des N-Atoms ist in den Ring delokalisiert und steht für ein Proton kaum zur Verfügung.
• Konkurrenz:Bei –OH und –NH₂ überwiegt +M gegenüber −I. Bei Halogenen überwiegt −I (Ring elektronenärmer), +M bestimmt aber, wo die Elektronendichte am höchsten ist (o, p).