18.13: Effetto orientante dei sostituenti: gruppi meta-orientanti

I sostituenti sull'anello benzenico, che dirigono un elettrofilo in entrata a subire la sostituzione nella posizione meta, sono chiamati meta-orientanti. Tutti i meta-orientanti hanno una carica positiva sull'atomo direttamente legato all'anello o una carica positiva parziale. Questi gruppi funzionano ritirando gli elettroni dall'anello attraverso effetti induttivi e di risonanza. Si considerino gli intermedi carbocationici formati dall'aggiunta di un elettrofilo al nitrobenzene nelle posizioni orto, meta e para. Sebbene tutti e tre abbiano forme di risonanza, gli intermedi orto e para hanno ciascuno una struttura sfavorevole a causa della repulsione delle cariche positive sugli atomi adiacenti. Tuttavia, gli atomi adiacenti non portano cariche simili in nessuna delle forme di risonanza dei meta intermedi. Di conseguenza, i carbocationi intermedi orto e para sono meno stabili di quelli meta. Pertanto, la sostituzione è preferibile nella posizione meta.

I sostituenti sull'anello benzenico che possono orientare un gruppo in arrivo verso una posizione meta a se stesso durante la sostituzione elettrofila sono metadirettori.

Tutti i gruppi meta-direzionali sono polari con una carica positiva o parziale positiva sull'atomo immediatamente vicino all'anello. Inoltre, tali atomi non hanno coppie solitarie.

Questi sostituenti ritirano gli elettroni dell'anello attraverso effetti induttivi e di risonanza.

Per comprendere meglio gli effetti direttivi di questi sostituenti, si consideri l'aggiunta di un elettrofilo sul nitrobenzene per fornire i contributori di risonanza derivanti dall'attacco orto, meta e para.

Gli intermedi orto e para includono una struttura sfavorevole con cariche positive repellenti sugli atomi adiacenti.

In confronto, nei meta intermedi, le cariche positive sono ben separate senza atomi adiacenti che portano cariche simili.

Pertanto, gli intermedi orto e paracarbocatione sono meno stabili dei meta, preferendo la sostituzione principalmente nella posizione meta.

• Meta Direction - Electrophilic substitution at meta position guided by specific groups bonded to the benzene ring.
• Inductive Effect (-I) - Removal of electrons from the ring through sigma bonds, usually associated with electronegative substituents.
• Ortho Proton - Proton located on the benzene ring adjacent to a substituent group.
• Meta Proton - Proton located on the benzene ring at a position next to the ortho position.
• Para Proton - Proton located on the benzene ring directly opposite a substituent group.

• Define Meta Direction - Understanding effect of substituent groups on electrophilic substitution of benzene (e.g., meta direction).
• Contrast Ortho vs Meta vs Para positions - Discuss positional differences on benzene ring and their impact on reactions (e.g., ortho vs meta).
• Explore Substitution Examples – Describe how different substituents affect the benzene ring (e.g., example of -I effect group).
• Explain Resonance Mechanism – Analyze resonating structures and their stability in carbocation intermediate formation.
• Apply Substituent Effects – Understand how -I and -M effects influence substitution and charge distribution on benzene.

• What is meta direction and how does it influence electrophilic substitution?
• How does the inductive effect impact the reactions in a benzene ring?
• What are the key differences between ortho, meta, and para positions in benzene?

• Students - Understand how the concept of meta direction influences reactions in aromatic compounds.
• Educators - Provides a clear framework for teaching electrophilic substitution and directing effects in organic chemistry.
• Researchers - Useful for exploring meta-directing phenomena and their significance in chemical synthesis.
• Chemistry Enthusiasts - Offer insights into the fascinating world of aromatic chemistry and electrophilic substitution.