Mit jelent az, hogy valami szigma donor, illetve pi akceptor?

Ha egy molekulában a kovalens kötések polárisak (tehát az elemmolekukák kivételével mindig), akkor az a kapcsolódó atomok elektronegativitásától (EN) függően az egyik gazdagodik, a másik szegényedik elektronban. Ez az induktív effektus.

A szigma donor a két kötőatom közül a kisebb elektronegativitású, így elektronokat tud "donálni" a az elektronegatívabb atomnak.

Pl. A CH4 molekulában a hidrogének (EN = 2,1) szigma-donorok, mivel a szénnek (EN = 2,5) elektront adnak a szigma-kötéseken keresztül, szóval a kötés két elektronja kisebb valószínűséggel fog a H-atomok erőterében tartózkodni. A H-atomok ezért részleges pozitív töltésűek lesznek.

A CH4 szene szigma-akceptor, mivel a kovalens kötés elektronjai nagyobb valószínűséggel tartózkodnak a szén erőterében. A szén ezért részleges negatív töltésű lesz.

Ha a molekulában többszörös kovalens kötések konjugálódnak, vagy pi-kötések és heteroatomok (O, N, S, halogének) nemkötő elektronpárjai konjugálódnak, akkor lehet a mezomer effektusról is beszélni. Ez akkor lesz, ha:

- A többszörös és egyszeres kötések váltakoznak, egyik után mindig a másik jön (pl. aromás gyűrűk)

- Vagy ha a többszörös kötés után egyszeres jön, majd az egyszeres után a heteroatom kovalens kötése (pl. az akrolein/akrilaldehid)

Ha ilyen konjugáció ki tud alakulni, az pi-elektronok el tudnak "vándorolni". Azaz pl. az akroleinben A kettős kötés a 2-es és 3-as szenek közül átugrik az 1-es és 2-es szenek közé, és így az oxocsoport pi-kötése felugrik az oxigénre, ekkor az oxigén töltése -1 lesz (alkoholát-csoporttá válik).

Ilyenkor a pi akceptor az az atom, amelyikre elvándorol a két pi elektron, azaz negatív töltése lesz (ilyen pl. az oxocsoport).

A pi donor az az atom, akiről elvándorol az elektronpár (pl. hidroxilcsoport, aminocsoport). A pi donorok töltése az elektronpár elvándorlása után pozitív lesz.

A legjobb pi donor a hidroxilcsoport és az aminocsoport. Gyengébbek a halogének (viszont a halogének egyszerre nagyon erős szigma-akceptorok!)

Pi-akceptor az összes olyan csoport, amely esetében a központi atom (ált. szén) részleges pozitív töltésű (gyakran oxocsoportok kapcslódnak hozzá): pl. formil, karboxil, szulfonsav, stb. Hogy a központi atom mikor részleges pozitív töltésű, azt megint könnyen lehet látni az elektronegativitások alapján.

Arra figyelni kell, hogy az ilyen konjugált rendszereknél az induktív (szigma akceptorok és donorok) és a mezomer (pi akceptorok és donorok) effektusok egyszerre érvényesülnek.

Az akroleines példához itt egy kép, hátha így jobban érthető:

[link]