Elektronendonatorität

Elektronendonatorität ist die Fähigkeit einer Gruppe oder eines Atoms, Elektronen in ein benachbartes Molekülsegment zu spenden und dadurch die Elektronendichte zu erhöhen. Sie entsteht vorwiegend durch Resonanz (mesomere Effekte) und durch Induktion, oft auch durch Hyperkonjugation. Typische Donatoren sind Gruppen wie -NH2, -OH, -OR oder Alkylreste.

Zwei Hauptmechanismen tragen dazu bei: ein mesomerer (+M) Beitrag, der Elektronen durch konjugierte Systeme bereitstellt, und ein induktiver (+I) Beitrag aus der Elektronendichte der σ-Bindungen. Beide arbeiten je nach Substrat und Umfeld zusammen.

In der organischen Chemie beeinflusst Elektronendonatorität Reaktivität und Regioselektivität. Donatoren erhöhen die Elektronendichte in Aromaten und aktivieren Reaktionszentren für elektrophile Substitution, wobei o- und p-Positionen bevorzugt werden. Sie stabilisieren positive Zwischenstufen wie Carbokationen.

Die Stärke der Donorwirkung lässt sich qualitativ einschätzen und quantitativ mit Hammett-Sigma-Konstanten (σ_p, σ_m) oder Swain-Lupton-Parametern beschreiben, um Reaktionsraten und Zwischenstabilitäten zu korrelieren.

Beispiele: -NH2, -OH, -OR liefern starke +M- und +I-Beiträge; -CH3 ist ein schwacher +I-Donator. -OCH3 besitzt +M- und +I-Effekte. Elektronenziehende Gruppen wie -NO2, -CN, -COR wirken −M und/oder −I. Die Direktorenwirkung: Donatoren bevorzugen o- und p-Positionen; starke -M-Gruppen bevorzugen meta.

Die Elektronendonatorität ist kontextabhängig und kann durch Lösungsmittel, Substrat und Reaktionsbedingungen beeinflusst werden; daher liefert sie kein universelles Maß allein.