Induktiivinen efekti

Induktiivinen efekti eli induktiivinen vaikutus on molekyylissä σ-elektroneja luovuttavan tai puoleensavetävän ryhmän aiheuttama havaittavissa oleva vaikutus molekyylin toisen osan reaktioiden ominaisuuksiin kuten reaktionopeuksiin ja tasapainovakioihin. Induktiivinen efekti ilmenee sidosten kautta tapahtuvana varauksen siirtymisenä, mikä aiheuttaa molekyyliin pysyvän dipolin. Induktiivinen efekti eroaa läheisestä käsitteestä kenttäefekti, siten, että induktiivinen efekti aiheuttaa dipolin sidosten kautta, kun kenttäefekti ilmenee dipolin muodostumisena avaruudellisesti toisiaan läsnä olevien ryhmien välityksellä, vaikka nämä ryhmät eivät olisi sitoutuneet toisiinsa tai ryhmien välillä on useita sidoksia.^{[1][2][3][4][5]}

Induktiivisen efektin vaikutus reaktiivisuuteen

Induktiiviset efektit voidaan jakaa kahteen ryhmään riippuen siitä aiheuttaako vaikutuksen elektroneja puoleensavetävä vai luovuttava ryhmä ja vertailukohtana käytetään tyypillisesti protonia. Mikäli hyvin elektronegatiivinen atomi tai atomiryhmä on sitoutunut molekyyliin aiheuttaa se lähellä oleville atomeille positiivisen osittaisvarauksen, jolloin kyseessä on elektroneja puoleensavetävä induktiivinen efekti eli ${\displaystyle -I}$-efekti. Vastaavasti elektroneja luovuttavat ryhmät aiheuttavat negatiivisen osittaisvarauksen läheisille atomeille eli ${\displaystyle +I}$-efektin. Elektroneja puoleensavetävä induktiivisen efektin aiheuttavat tyypillisesti nitroryhmä-, karboksyyliryhmä- tai halogeeniryhmä. Mitä voimakkaammin ryhmä vetää elektroneja puoleensa sitä voimakkaampi sen aiheuttama induktiivinen efekti on. Elektroneja luovuttavia positiivisen induktiivisen efektin aiheuttavia ryhmiä ovat muun muassa alkyyliryhmät, -SiR₃- ja -BR₂-ryhmät. Induktiivisen efektin voimakkuuteen vaikuttaa myös induktiivisen efektin aiheuttavan ryhmän ja reagoivan ryhmän välinen etäisyys. Mitä lähempänä nämä ryhmät ovat toisiaan, sitä suurempi on induktiivinen efekti.^[3][4][5]

Tyypillinen esimerkki induktiivisesta efektistä on vaikutus yhdisteiden happamuuteen. Esimerkiksi halogenoidut alkoholit ja karboksyylihapot ovat huomattavasti vahvempia happoja kuin halogenoimattomat analoginsa. Esimerkiksi etikkahapon pK_a-arvo on 4,76, kun kloorietikkahapon, dikloorietikkahapon ja trikloorietikkahapon pK_a-arvot ovat 2,86, 1,48 ja 0,70. Kloorattujen etikkahappojen voimakkaasti elektronegatiivinen klooriatomi stabiloi karboksylaattianionin muodostumista induktiivisen efektin vuoksi. Induktiivinen efekti myös vaikuttaa regioselektiivisyyteen elektrofiilisissa aromaattisissa substituutioissa.^[5][6]