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解決済みの質問

(ベンゼン環) o-, m-, p-配向性と、電子供与・吸引

 o-, p-配向性(e.g., -OH, -HN2, CH3)と、m-配向性(-NO2, -SO3H, -COOH, etc.)は、電子供与性か電子吸引性か、その違いによるとのことです。
 しかし、電子を供与した場合、何故(m-位ではなく)o-位、p-位に供与されるのか、また、電子を吸引した場合、何故その二つの位がプラスになるのか? ・・・何故、m-位は関係していないのか、ということが分かりません。

 多分、o, m, pの位置が関係してくるのではないかと思うのですが、今まで、これ以降の説明を、高校の参考書では見かけていません。

 高校の化学の知識の範囲内で、お願いします!!

投稿日時 - 2004-09-25 22:21:56

QNo.1016651

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

o-、m-、p-の位置関係はご存知なんですよね。
まず理解していただきたいのは、ベンゼン環の配向性というのは、二つ以上の置換基がついている時の話であるということです。

次にπ結合についてはだいじょぶでしょうか。
π結合についてご存知でしたら、以下の説明で分かってもらえると思うのですが。

ベンゼンのπ電子雲は6個の炭素原子に均等に分布していますが、ここに置換基が付いた場合π電子の分布には偏りが発生します。電子供与性基が1-位に置換した場合、1-位の炭素の電子雲は濃くなります。すると分子はバランスをとるために、隣の炭素(o-位のことですね)にも電子を集めようとします。反動でm-位のπ電子雲は薄くなります。そのまた反動でp-位の電子雲は濃くなると。
つまり波の頂点と谷のように炭素原子上のπ電子雲に濃いところと薄いところができるわけです。ここにもう一つ置換基をつけようとしたとき、電子雲の濃い炭素すなわちo-位とp-位には電子を欲しがる電子吸引性基、電子雲の薄いm-位炭素には電子を与えたがる電子供与性基が付きやすい、ということになります。
そして、1-位の置換基が電子吸引性基だった場合は、上の説明と逆なことがおきます。

まだるっこしい説明で申し訳ありません。どなたかもっと分かりやすい説明や、サイトの紹介をしてくれるでしょう。

投稿日時 - 2004-09-25 23:08:29

お礼

有難う御座います!!
面白いですね。
「π結合」や「π電子雲」という言葉は初めて聞きました(勉強不足?)。
電子の移動が、イメージ的によく理解できる気がします。
今後の勉強に生かせると思います。

投稿日時 - 2004-09-25 23:20:22

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回答(7)

ANo.7

134

って、肝心なことを書いていませんでした

ア、メ、ハ、レ…みんな、o,m配向性です。

投稿日時 - 2004-09-27 00:49:46

お礼

ありがとうございます!
覚えるの、結構大変ですね!

投稿日時 - 2004-09-27 21:43:10

ANo.6

134

詳細な説明は、みなさんお書きになっていますので、あんちょこ(?)

アメハレで覚えよ…と言われました。

ア…アミノ基(第1、第2、第3)
メ…メチル基
ハ…ハロゲン類
レ…零:転じて -O~ メトキシなどのアルコキシとかですね。

ま、参考までに

投稿日時 - 2004-09-27 00:47:45

ANo.5

すでに回答が出ているので、
ご質問のような高校化学のなぜ?
に答えてくれる大学受験用の参考書を一つ挙げておきます。

駿台受験シリーズ
「新理系の化学 上下」
著 石川正明

どうしても高校化学の範囲だと暗記になってしまうような質問者さんのような問題にも高校生に理解できる範囲で説明してあります。そのため、若干レベルは高いのですが、化学を暗記教科としてではなく理解しようとする人には結構重宝します。
内容的には大学初年度程度に学ぶことをかなり噛み砕いて難しい数式を使わずに書かれています。

投稿日時 - 2004-09-26 20:51:44

お礼

 ありがとうございます!
 今、三國均という著者の問題集をやっていますが、約100問中最後の80問目を越えたところをやっていて、難しいのですが、まずは何とか最後までやろうと思っています。
 挙げてくださった参考書、書店で見てきます!

投稿日時 - 2004-09-26 22:19:43

No.1さんと2さんの説明は的確であると思います。
さらにわかりやすくするために、ネットで図を見つけました(図3)。
電子が欠乏している部分が青くなっています。
アニリンではアミノ基が結合している炭素上の電子密度が低い方が安定化するため、o-, p-配向性を示し、
安息香酸ではカルボキシル基が結合している炭素上の電子密度が高い方が安定化するため、m-配向性を示します。

しかし、高校でこの内容を習うのはハイレベルですね。

参考URL:http://www.chem.sci.toho-u.ac.jp/labopage/ochem1/002365SUB.html

投稿日時 - 2004-09-25 23:47:23

お礼

ありがとうございます!!
…すると、同じ基を持つ、例えば(供与性の-CH3を2つもつ)o-, m-, p-キシレンや、(吸引性の-COOHを2つ持つ)フタル・イソフタル・テレフタルは、『安定度?』が違う、ということになるのかな?と考えているところです。

投稿日時 - 2004-09-26 00:39:39

ANo.2

以下の説明は、大学で習う正しいことと異なりますので、単に覚え方だと思ってください(完全に間違っているわけではありませんが)。

電気陰性度の一番大きい原子をδ-と考えます。
その原子の隣の原子をδ+と考えます。
そのまた隣の原子をδ-と考えます。
・・・
このように、構造式に+-を書いていくと、o-, p-配向性のときはo-, p-位が-、m-位が+になっているはずです。
また、m-配向性のときは、o-, p-位が+、m-位が-になっているはずです。

「正しいこと」は共鳴というものを考える必要があり、高校の範囲では説明しにくいです。大学で習うか、「化学IB・IIの新研究」(三省堂)などの参考書を見てください。

投稿日時 - 2004-09-25 22:52:47

お礼

ありがとうございます!
そうですね、確かにおっしゃることを当てはめて見ると、例えば、ニトロベンゼンからm-ジニトロベンゼンになる時のNO2+の攻撃が、雰囲気として分かります。
化学は難しいので、もっと勉強しないといけませんね。

投稿日時 - 2004-09-25 23:12:51

ANo.1

大学では習うんですが、僕も高校のときは習っていませんね。高校時代は覚えていましたし、またそのことが関わる問題は出てこなかったので、あまり考えていませんでした。しかし、高校生のあなたでも、理解は可能だと思います。

大学で使われる基本的な教科書を読んでみてください。僕でも高校の知識で簡単にわかりましたので、高校生のあなたでも十分理解できるでしょう。もしくは、高校の先生に聞いてみるのもいいと思います。

投稿日時 - 2004-09-25 22:47:53

お礼

ありがとうございます!
覚えることが多くて理解してもすぐに忘れてしまうのですが、勉強します。

投稿日時 - 2004-09-25 23:07:25

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