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有機化学において、分子内の誘起効果とは、分子内の他の場所にある電子吸引基または電子供与基による電子密度の局所的な変化であり、結合に永久双極子が生じる。 [ 1 ]これは、 π結合に存在するエレクトロメリー効果とは異なり、σ結合 に存在する。
アルキルハライド中のハロゲン原子は電子吸引性であり、アルキル基は電子供与性である。電気陰性度の高い原子（電子が不足しているため正電荷を持つ）が、通常は炭素などの原子鎖に結合すると、正電荷は鎖内の他の原子に伝達される。これが電子吸引性誘起効果、すなわち−I効果である。簡単に言えば、アルキル基は電子を供与する傾向があり、これが+ I効果につながる。その実験的根拠はイオン化定数である。これはメソメリー効果とは異なり、多くの場合、正反対である。
共有結合は、結合を形成する2つの原子の相対的な電気陰性度に応じて分極することがあります。異なる2つの原子間のσ結合における電子雲は均一ではなく、2つの原子のうち電気陰性度の高い方の原子の方にわずかに偏っています。これにより、結合分極という永続的な状態が生じ、電気陰性度の高い原子は部分的な負電荷（δ − ）を持ち、電気陰性度の低い原子は部分的な正電荷（δ +）を持ちます。
例えば、水分子H₂Oには、負電荷を引き付ける電気陰性酸素原子があります。これは、水分子の O 原子付近の δ − と、2 つの H 原子のそれぞれの隣の δ + によって示されます。個々の結合双極子モーメントのベクトル加算により、分子の正味の双極子モーメントが得られます。極性結合は、一方の端と他方の端の間で電荷が分離している共有結合です。つまり、一方の端がわずかに正で、他方の端がわずかに負です。例としては、ほとんどの共有結合が挙げられます。HCl の水素-塩素結合や水の水素-酸素結合が典型的です。
シグマ電子がより電気陰性度の高い原子の方へ移動することで、一方の端が正に帯電し、もう一方の端が負に帯電する効果は、誘導効果として知られています。− I効果は永続的な効果であり、一般的には結合上の矢印で表されます。
アルキル基の誘起効果は、長らく誤解の原因となってきた。超共役の理解以前の初期の実験では、トルエンのニトロ化がベンゼンよりも速いといった結果は、アルキル基の誘起供与効果によるものと推測された。アルコールの酸性度の低下や置換アミンの塩基性の向上といった効果は、溶媒効果や分極率効果によるものであるにもかかわらず、誤解をさらに深めた。[ 2 ]
誘導された極性の変化は元の極性よりも小さいため、誘導効果は急速に減衰し、短い距離でのみ顕著になります。さらに、誘導効果は永続的ではありますが、強いσ結合電子の移動を伴うため弱く、他のより強い要因によってその効果が覆い隠される可能性があります。
波動関数理論計算と実験結果（気相酸性度、感温性ポリマーにおけるイオン特異的効果、NMR分光法）を組み合わせた最近の研究により、ハロ酢酸とその塩が再検討されました。この研究では、トリハロ酢酸において、トリクロロ基はフッ素基よりも電気陰性度が低いにもかかわらず、カルボキシレート酸素の電荷密度を最も減少させることが分かりました。この従来の電気陰性度と電荷密度の関係の逆転は、単純な誘起効果以外の要因（超共役など）が酸性度の傾向に大きく影響する可能性があることを示唆しています。[ 3 ]
相対的な誘起効果は、カルボン酸基の近くに異なる置換基を配置したときに観察される酸性度の変化と、その他の電子的影響から一般的に推測されます。置換基の誘起効果の定性的な順序は、−I 効果の増加順（または +I 効果の減少順）で、次のようになります。[ 4 ]
誘起効果は酸性度に大きく影響しますが、それだけで全てのpKa関係を予測できるわけではありません。例えば、強力な電子吸引性フッ素原子を1つ含むフルオロ酢酸（pKa ≈ 2.6）は、マロン酸（pKa ≈ 2.8）よりも強い酸です。マロン酸には2つのカルボニル基があり、それぞれが期待される−I効果をもたらすはずです。この違いは、誘起効果に加えて、分子内相互作用やジェミナルジカルボン酸における共鳴効果など、追加の安定化因子が作用していることを反映しています。したがって、上記の順序は、全ての系における酸強度を厳密に予測するものではなく、定性的な傾向として理解すべきです。
誘導効果は、同じ元素の同位体間でも変化する可能性があります。水素置換基は同位体効果を示し、-I効果の傾向は次のようになります。
誘起効果の強さは、置換基と反応する主基との距離にも依存し、距離が長くなるほど効果は弱くなる。
誘導効果はハメット方程式によって定量的に表現することができ、この方程式は置換基に関する反応速度と平衡定数の関係を記述する。
誘導効果は、原子の電荷と原子に結合している基に応じて分子の安定性を決定するために使用できます。たとえば、原子が正の電荷を持ち、 −I基に結合している場合、その電荷は「増幅」され、分子はより不安定になります。同様に、原子が負の電荷を持ち、+ I基に結合している場合、その電荷は「増幅」され、分子はより不安定になります。対照的に、原子が負の電荷を持ち、−I基に結合している場合、その電荷は「減衰」され、分子は誘導効果を考慮しない場合よりも安定になります。同様に、原子が正の電荷を持ち、+ I基に結合している場合、その電荷は「減衰」され、分子は誘導効果を考慮しない場合よりも安定になります。上記の説明は、原子の電荷が多いほど安定性が低下し、原子の電荷が少ないほど安定性が増加するという事実によって与えられます。
誘起効果は、分子の酸性度と塩基性度を決定する上で重要な役割を果たします。+ I効果（誘起効果）を持つ基が分子に結合していると、分子全体の電子密度が増加し、分子は電子を供与できるようになるため、塩基性になります。同様に、−I効果を持つ基が分子に結合していると、分子全体の電子密度が減少し、電子不足になるため、酸性度が高まります。分子に結合している−I基の数が増えるほど酸性度が高まり、+ I基の数が増えるほど塩基性が高まります。
カルボン酸の強さは、その電離定数の大きさに依存します。電離度が高いほど、酸は強くなります。酸が強くなるにつれて、 pKaの値は低下します。
酸においては、アルキル基の電子供与誘起効果により酸素原子上の電子密度が増加し、OH結合の切断が阻害されるため、結果としてイオン化が低下します。ギ酸（pK a =3.74 ）は、そのイオン化度が高いため、酢酸（pK a =4.76 ）よりも強い酸です。一方、モノクロロ酢酸（pK a =2.82）は、塩素の電子吸引効果によりイオン化が促進されるため、ギ酸よりも強い酸です。
安息香酸では、環状構造を構成する炭素原子はsp2混成軌道をとっています。そのため、安息香酸（pK a =4.20 ）はシクロヘキサンカルボン酸（pK a =4.87 ）よりも強い酸です。また、芳香族カルボン酸では、オルト位とパラ位に電子吸引基が置換することで酸強度を高めることができます。
カルボキシル基自体が電子吸引基であるため、ジカルボン酸は一般的に、モノカルボキシル類縁体よりも強い酸である。誘起効果は、特定の炭素原子またはその他の原子の位置を形成する結合の分極にも役立つ。