L’effet inductif, un effet électronique électroattracteur ou électrodonneur occasionné
par une déformation du nuage électronique d’une liaison, est transmis à travers les autres
liaisons covalentes adjacentes au sein d’un composé chimique. Le 1-bromopentane dans
la ?gure 4.13 peut être utilisé comme exemple. Dans la liaison COBr, il y a apparition
d’une charge partielle négative sur le Br et d’une charge partielle positive sur le carbone
(C1) directement attaché au brome. Pour compenser le dé?cit en électrons, le carbone C1
attire les électrons de la liaison C1OC2, engendrant à son tour une déformation du
nuage électronique de la liaison initialement non polaire. Ainsi, le deuxième carbone
(C2) devient à son tour chargé partiellement positivement (δ
+
), mais de manière moindre
que le C1. Tout comme un effet domino, ce phénomène électronique, portant le nom
d’effet inductif, est ressenti sur une longue séquence d’atomes (sur trois ou quatre
liaisons), à partir du groupement inducteur. L’effet s’estompe en s’éloignant de la source.
Figure 4.13
Effet inductif à l’intérieur des
liaisons σ du 1-bromopentane
Au même titre qu’un aimant ayant un effet de répulsion ou d’attraction, l’effet inductif peut être attractif ou répulsif. L’effet inductif attractif est dû à la présence d’un élément fortement électronégatif qui attire les électrons de la liaison et des liaisons voisines
vers lui. Ces éléments sont généralement les atomes d’azote, d’oxygène, ou d’halogènes.
L’effet inductif répulsif, quant à lui, est causé par un élément faiblement électronégatif.
Une charge partielle positive sera créée sur cet élément, puisque celui-ci retient peu les
électrons du doublet liant. Le quali?catif « répulsif » est donné à ce type d’effet inductif,
puisque cet élément « repousse » les électrons vers l’élément le plus électronégatif de la
liaison. En chimie organique, les éléments responsables de l’effet inductif répulsif sont,
en général, les atomes d’hydrogène des groupements alkyles et quelques métaux (Mg,
Li, etc.) (voir la ?gure 4.14). La force des effets inductifs attractif et répulsif est dépendante de la différence d’électronégativité de la liaison impliquant l’élément inducteur.
Figure 4.14
Effets inductifs attractif et répulsif
4.7.2 Répercussions concrètes de l’effet inductif
4.7.2.1 Acidité des composés
Cette section mettra en lumière la façon dont les atomes ou les groupes d’atomes
constituant la molécule peuvent, par effet inductif, avoir un effet sur son caractère acide
7
.
À titre d’exemple, dans la ?gure 4.15 (voir page suivante), deux structures analogues d’acide
sont com parées, soit l’acide acétique et l’acide chloroacétique. Les structures moléculaires
sont très similaires, si ce n’est qu’un atome d’hydrogène du groupement méthyle de l’acide
acétique est remplacé par un atome de chlore dans la molécule d’acide chloroacétique.
Dans la liaison covalente polaire OOH de ces deux acides organiques (fonction
OCOOH), les électrons de la liaison σ sont beaucoup plus près de l’oxygène (atome le
plus électronégatif) que de l’hydrogène, attribuant à ce dernier une forte charge partielle positive. C’est ce qui explique, en partie, le caractère acide de ces deux molécules,
favorisant ainsi le transfert d’un proton H
+ à un composé basique. Toutefois, dans le cas
de l’acide chloroacétique, la présence du chlore augmente considérablement l’acidité de
la structure. En effet, le pK a de l’acide acétique est de 4,74, et celui de l’acide chloroacétique est de 2,86, ce qui est 76 fois plus acide.
Analogie de l’aimant et des
trombones pour illustrer l’effet
inductif attractif
Z Acides et bases
cheneliere.ca/chimieorganique
Le pK a est une expression logarithmique de la constante d’acidité (K a ), soit pK a = −log K a .
Plus la valeur de pK a est
petite, plus le composé est
acide. L’acidité relative n’est
donc pas simplement donnée
par le rapport des valeurs de
pK a , mais bien par celui des
valeurs de K a .
REMARQUE
4.7 Effets électroniques
195
par une déformation du nuage électronique d’une liaison, est transmis à travers les autres
liaisons covalentes adjacentes au sein d’un composé chimique. Le 1-bromopentane dans
la ?gure 4.13 peut être utilisé comme exemple. Dans la liaison COBr, il y a apparition
d’une charge partielle négative sur le Br et d’une charge partielle positive sur le carbone
(C1) directement attaché au brome. Pour compenser le dé?cit en électrons, le carbone C1
attire les électrons de la liaison C1OC2, engendrant à son tour une déformation du
nuage électronique de la liaison initialement non polaire. Ainsi, le deuxième carbone
(C2) devient à son tour chargé partiellement positivement (δ
+
), mais de manière moindre
que le C1. Tout comme un effet domino, ce phénomène électronique, portant le nom
d’effet inductif, est ressenti sur une longue séquence d’atomes (sur trois ou quatre
liaisons), à partir du groupement inducteur. L’effet s’estompe en s’éloignant de la source.
Figure 4.13
Effet inductif à l’intérieur des
liaisons σ du 1-bromopentane
Au même titre qu’un aimant ayant un effet de répulsion ou d’attraction, l’effet inductif peut être attractif ou répulsif. L’effet inductif attractif est dû à la présence d’un élément fortement électronégatif qui attire les électrons de la liaison et des liaisons voisines
vers lui. Ces éléments sont généralement les atomes d’azote, d’oxygène, ou d’halogènes.
L’effet inductif répulsif, quant à lui, est causé par un élément faiblement électronégatif.
Une charge partielle positive sera créée sur cet élément, puisque celui-ci retient peu les
électrons du doublet liant. Le quali?catif « répulsif » est donné à ce type d’effet inductif,
puisque cet élément « repousse » les électrons vers l’élément le plus électronégatif de la
liaison. En chimie organique, les éléments responsables de l’effet inductif répulsif sont,
en général, les atomes d’hydrogène des groupements alkyles et quelques métaux (Mg,
Li, etc.) (voir la ?gure 4.14). La force des effets inductifs attractif et répulsif est dépendante de la différence d’électronégativité de la liaison impliquant l’élément inducteur.
Figure 4.14
Effets inductifs attractif et répulsif
4.7.2 Répercussions concrètes de l’effet inductif
4.7.2.1 Acidité des composés
Cette section mettra en lumière la façon dont les atomes ou les groupes d’atomes
constituant la molécule peuvent, par effet inductif, avoir un effet sur son caractère acide
7
.
À titre d’exemple, dans la ?gure 4.15 (voir page suivante), deux structures analogues d’acide
sont com parées, soit l’acide acétique et l’acide chloroacétique. Les structures moléculaires
sont très similaires, si ce n’est qu’un atome d’hydrogène du groupement méthyle de l’acide
acétique est remplacé par un atome de chlore dans la molécule d’acide chloroacétique.
Dans la liaison covalente polaire OOH de ces deux acides organiques (fonction
OCOOH), les électrons de la liaison σ sont beaucoup plus près de l’oxygène (atome le
plus électronégatif) que de l’hydrogène, attribuant à ce dernier une forte charge partielle positive. C’est ce qui explique, en partie, le caractère acide de ces deux molécules,
favorisant ainsi le transfert d’un proton H
+ à un composé basique. Toutefois, dans le cas
de l’acide chloroacétique, la présence du chlore augmente considérablement l’acidité de
la structure. En effet, le pK a de l’acide acétique est de 4,74, et celui de l’acide chloroacétique est de 2,86, ce qui est 76 fois plus acide.
Analogie de l’aimant et des
trombones pour illustrer l’effet
inductif attractif
Z Acides et bases
cheneliere.ca/chimieorganique
Le pK a est une expression logarithmique de la constante d’acidité (K a ), soit pK a = −log K a .
Plus la valeur de pK a est
petite, plus le composé est
acide. L’acidité relative n’est
donc pas simplement donnée
par le rapport des valeurs de
pK a , mais bien par celui des
valeurs de K a .
REMARQUE
4.7 Effets électroniques
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