Гиперконъюгация (аса қабысу)

Әртүрлі алкил топтары орынбасарлары болып келетін қанықпаған құрылысты заттардың химиялық қасиеттерін зерттеу үстінде мынадай тжырымдар туған: бір ғана метил тобы (СН3) орынбасары бар қанықпаған құрылысты заттар, басқа алкилдер тобынан (немесе топтарынан) орынбасарлары бар заттарға қарағанда реакцияларға тез түседі. Бұл айтылғанды төмендегідей мысалмен толықтырайық:

Егер бұл көрсетілген алкендерде (I) және алкилбензолдарда (II) К = СН3 болса, онда ол зат реакцияға өте тез түседі, ал керісінше, К=(СН3)зС болып келетін құрылысты заттар химиялық реакцияларға өте баяу түседі. Сол сияқты алкил орынбасарлары бар бензилгалогенидтер (Іа) жай бензилгалогенидтерге (Па) қарағанда реакцияларға жылдам түседі:

Бұдан келіп: алкил радикалдарының қос байланысқа, немесе ароматты жүйеге әсері бар және ол әсер, мына төмендегі қатардағыдай біртіндеп кемиді деген ұғым туады:

Осы топтардың индуктивтік әсерлерінің мөлшері керісінше бағытта өзгереді, яғни:

Алкил топтарының қанықпаған жүйедегі әсерлерін (эффектілерін) Бекер-Натан эффектісі деп атаған. Кейіннен алкил топтарының жоғарыдағыдай көрсетілгсн әсерлері, дәл осындай шамалармен заттардың диссациациялану коэффициенттерінің өзгеруіне де себеп болатындығы байқалған. Сөйтіп, молекуладағы осы сияқты өзара әсерлерді аса қабысу немесе гиперконъюгация деп түсіндіретін жалпы ғылыми ұғым туды. Гиперконъюгацияның мезомерлік әсерлерден айырмашылығы мынада:

а) мезомерлік эффект бір-бірінен қарапайым бір байланыс (δ-байланысы) арқылы ажырап тұратын екі қос байланыстың π -электрондарының бір-біріне әсерлерінен) өзара қабысуынан келіп туады. Мысалы мына темендегідей фрагменттері бар жүйелерде

Сондықтан да оны π, π қабысу деп атайды. Ал гиперконъюгацияда, қабысу қарапайым δ-байланысы мен қанықпаған байланыстың (немесе ароматты жүйенің арасындағы әсерлерден келіп туады. Яғни өзара кабысуды тудыратын δжәне π -байланыстардың делокализденген электрондары (δ,π -қабысу). Бұл айтылғанды мына төмендегідей схемамен көрсетуге болады стрелкамен электрондардың қозғалу бағыттары көрсетілген):

Орынбасарлық роль атқарып тұрған алкил топтарының құрамында сутегі атомы неғұрлым көп болса, солғұрлым оның гиперконъюгациялық әсері де үлкен болады және керісінше.

Демек, біз жоғарыда келтірген алкил топтары орынбасар болып келгенде, гиперконъюгациялық ең үлкен әсер R= СН3 болған жағдайда байқалады да, ал R=(СН3)зС болса, онда эффект мүлдем болмайды. Гиперконъюгациянын. өте үлкен теориялық және практикалық мәні бар. Олай дейтініміз:

— Гиперконъюгациялық эффектіні біле отырып, кейбір алкил топтарын орынбасарлар етіп зат молскуласына енгізу арқылы, практикалық мәні бар жаңа органикалық заттарды синтездеп алуға болады.

Гиперконъюгацияның атқаратын роліне мынадай бір ғана мысал келтірейік:

Реакцияның (а)-жолымен де, (ә)-жолымен де жүру мумкіндігі бар. Алайда, реакция нәтижесінде тек триметилэтилен түзілуге тиіс. Яғни (а) жолымен жүреді. Егер молекуладан галогенсутекті элементтердің екі түрлі жолмен бөлініп шығу мүмкіндігі болса, онда сутегі атомы ең аз гидрогенденген көміртегі атомының қасынан бөлініп шығады,— деп айтылатын Зайцевтің ережесіне сәйкес жүреді. Сонымен бірге реакцияның (а) жолымен жүруіне тағы бір себеп, түзілетін заттың құрылысының тұрақты болуы. Гиперконъюгациялық эффект тұрғысынан алып қарағанда (а) жолы бойынша түзілетін триметил-этиленнің құрылысы тұрақты (молекуланың қос байланысын а-жағдайында метил топтарының құрамындағы тоғыз сутегі қоршап тұр — өте күшті гиперконъюгациялық қабысу).

Керісіпше, (ә)-жолымен алынатын изопропилэтиленнің құрылысы триметилэтилендікіне қарағаида тұрақсыз. Сондықтан ол реакция барысында түзілген күннің әзінде, тез изомерленіп, триметилэтиленге айналып кету керек. Гиперконъюгациялық эффект тұрғысынан алып қарағанда қос байланыстың жағдайында бір ғана сутегі бар ,яғни молекулада әлсіз ғана гиперконъюгациялық эффект бар.