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化学反应中的电子效应化学反应是化学学科中最为基本、最为重要的研究对象之一，化学反应涉及的范围非常广泛，其中电子效应是化学反应中至关重要的一环。
电子效应是指化学反应中电子对反应的影响，不同的电子在不同的位置、状态、种类等情况下，其对反应过程的影响也不同。
一、电子对反应的影响电子在化学反应中的作用主要表现为它们所具有的电荷和动能。
电荷在反应中是用来催化或减缓反应的，而动能则是用来提供化学反应所需的活化能（也称为反应能垒）。
对于一个原子而言，如果外层电子较少，其对周围原子的影响就会比较小，因而在反应中的作用也比较弱。
相反，如果一个原子外层电子数量较多，其对周围原子的影响就会很大，因而在反应中的作用也会相对较强。
二、电子云重叠作用在化学反应中，电子云重叠作用对反应进程具有重要影响。
电子云重叠作用是指化学反应中两个不同的原子或分子互相靠近而固定在一起的现象。
在这种情况下，两个原子或分子的电子云会重叠部分区域，形成新的化学键。
这种新的化学键的形成过程常常会涉及到活性中间体，这些中间体常常是反应过程中的瓶颈，影响反应进程。
三、共价键的形成在化学反应中，原子核之间的共价键的形成也必须经过电子云的重叠。
当两个原子或分子之间有成对的电子重叠时，它们会共享一个原子核。
这时，这个相对稳定的化学键就会形成。
共价键的大小和方向取决于原子之间的距离和角度。
四、反应机理的揭示反应机理是指化学反应中各个阶段发生的具体步骤以及其所处的能量状态。
反应机理对于理解反应的本质和寻找新的反应途径、提高反应效率等，具有重要的意义。
电子效应是反应机理揭示的重要方面之一。
正是因为电子效应的存在，才有了各种新的化学反应机理的发现，这些反应机理大大扩展了化学反应的应用范围。
总之，电子效应是化学反应中不可或缺的一环。
对于化学家来说，只有深入了解电子效应的本质、作用和机理，才能更好地掌握化学反应的规律，发现新的化学反应途径和提高反应效率。
专题电子效应在共价键中，因成键原子的电负性不同，吸引电子的能力不同;或因分子的结构和成键方式的影响，电子云往往不是均匀地分布在成键原子周围，会出现电子云偏向某个原子，或发生电子云“离域”(绕多个原子核运动)。
这种电子的偏向或离域，称电子效应。
电子效应主要有诱导效应和共轭效应。
一、诱导电子效应:分子因成键原子的电负性不同，电子云偏向电负性大的元素，出现正负电荷中心不重合的现象，称诱导电子效应（I）。
电子云偏向电负性大的元素，为“吸电子”诱导效应(-I);电子云偏离的元素，为“给(推)电子”诱导效应(+I)。
如:效应基团推电子-R（烷基）吸电子-X、-OH、-OR、-NH2、-NO2、-SH、-SR、-CX3等原子的电负性越高，对应的基团吸电子诱导效应也会越强。
-C≡CH> -CH=CH> -CH2CH3对于不同杂化状态的碳原子来说，s成分越多，其吸电子能力越强诱导效应的特点:诱导效应可沿碳链的σ键依次传递，强度迅速减弱。
σ+表示部分正电荷，σσ+表示微弱的正电荷，一般超过3个σ键以后影响几乎消失。
因此通常只考虑与官能团直接相连的第一个碳原子所受的影响(即α-C的影响)。
形象地说，导效应是短程的，也是永恒的。
二、共轭电子效应:1、共轭体系及分类:分子中，多个相互连接的原子，各提供一条P轨道，两两间彼此平行重叠形成的π键称共轭π键(大π键)。
具有共轭π键的分子，其共轭部分又称共轭体系。
有共轭体系的分子，π电子云分布在参加共轭的原子上，称π电子的离域。
形成条件单双键交替或双键与苯环双键（苯环）相连的原子上的p轨道与π键的p轨道共轭效分类π-πp -πp -p例CH2=CH2稳定性顺序为π-π> p -π> p -p（1）π -π共轭：如:1,3-丁二烯。
实测分子在同一个平面上,4个碳原子都采取SP2杂化，每个C上未杂化的P轨道与该平面垂直，彼此间平行重叠成π键。
如图所示:共轭的结果：分子中4个碳原子提供4条P轨道，4个电子，形成共体系，表示为π44电子云围绕分子中的4个碳核运动(离域)，有平均化趋势:在分子中的C2和C3间有π键性质，碳碳键键长也趋于平均化。
![第3章电子效应[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/7f14d8c65fbfc77da269b1fe.png)
第六部分 电子效应有机化合物分子中，成键电子密度的分布是决定化学反应类型，反应部位，反应活性及产物稳定性的主要因素之一。
共价键中电子密度的分布状况，不但决定于键合原子的电负性，而且还受分子内部邻近共价键的极性和外界环境的影响。
这种由于内外因素影响而使共价键中的电子密度分布状况发生改变（或者说成键电子云发生偏移）的作用，称作电子效应。
电子效应主要有诱导效应和共轭效应两种。
一、 诱导效应的产生1. 诱导效应由于电负性不同的原子或基团的影响，而使邻近共价键的极性发生改变的效应，称作诱导效应，记作I 。
电负性比氢原子大的原子或基团，具有吸电子能力，叫吸电子基团；电负性比氢原子小的原子或基团，具有给电子（或斥电子）能力，叫给电子（或斥电子）基团。
由吸电子基团引起的诱导效应称作负诱导效应，记作－I ；由给电子（或斥电子）基团引起的诱导效应称作正诱导效应，记作＋I 。
由分子结构本身具有的诱导效应称作静态诱导效应（永久的）；受外界环境影响而产生的诱导效应称作动态诱导效应（暂时的）。
2. 诱导效应的特点（1） I 的强弱以氢为标准，基团的电负性与氢原子的电负性相差越大，I 越强。
基团的吸电子能力的强弱次序（略，见第二类定位基） 基团的给电子能力的强弱次序（略，见第一类定位基）（2） I 的传递I 可沿σ共价键依次传递，并随距离的增大迅速减弱。
通常经过三个原子后，即可忽略不计。
（3） I 具有叠加性如果有几个基团同时对某一共价键产生诱导效应，这个键所受的诱导效应是这几个基团产生的诱导效应的向量和。
二、 共轭效应1. 共轭体系共轭效应存在于共轭体系中，凡能发生电子离域，形成大π键的结构体系叫共轭体系。
共轭体系有以下几种：（1）π-π共轭RCH =CH -CH =CHR 'RCH =CH -CH =OCH =CHRN =OO（2） p-π共轭可分为多电子、缺电子、等电子三种情况。
例：（3）σ-π超共轭 例：（4） σ-p 超共轭 例：形成共轭体系的必要条件是：形成大π键的三个或三个以上原子共平面，且每个原子都有一条垂直于该平面的P 轨道，或与P 轨道邻近的饱和碳上具有碳氢σ键。
电⼦效应电⼦效应：共轭效应、诱导效应、超共轭效应。
⼀、共轭效应共轭体系： π-π共轭：π键 + π键（双键/三键 + 单键 + 双键/三键）。
例： CH2=CH-CH=CH2（1,3-丁⼆烯）：C=C（碳碳双键） + C=C（碳碳双键）π-π共轭。
CH2=CH-CHO（丙烯醛）：C=C（碳碳双键） + C=O（碳氧双键）π-π共轭。
CH2=CH-CN（丙烯腈）：C=C（碳碳双键） + C≡N（碳氮三键）π-π共轭。
p-π共轭：p轨道 + π键。
多电⼦p-π共轭： 例：CH2=CH-Cl（氯⼄烯）：3原⼦4电⼦。
等电⼦p-π共轭： 例：CH2=CH-CH2·（烯丙基⾃由基）：3原⼦3电⼦。
缺电⼦p-π共轭： 例：CH2=CH-CH2+（烯丙基碳正离⼦）：3原⼦2电⼦。
p-p共轭：p轨道 + p轨道。
例：C=O（羰基）。
共轭效应： 正效应（推电⼦效应/+C效应）： 例：C=C（碳碳双键）、-CH3（甲基）。
负效应（吸电⼦效应/-C效应）： 例：C=O（碳氧双键）、-CN（氰基）、-NO2（硝基）。
性质： ①共平⾯（sp2）。
②体系能量降低（共轭能/离域能）。
③键长趋于平均化（单键变短，双键变长）。
④正负电荷交替出现。
⑤沿共轭链传递，⼤⼩不变。
⼆、诱导效应共价键：极性共价键（同种元素）、⾮极性共价键（不同种元素）。
元素电负性差越⼤，极性越⼤。
电负性：s > sp > sp2 > sp3。
偶极矩：键偶极矩（键矩）、分⼦偶极矩。
物理意义：描述共价键/分⼦极性⼤⼩的物理量。
定义：电荷中⼼的电荷量与电荷中⼼之间的距离之积。
标⽮性：⽮量。
⼤⼩：µ = qd。
µ：偶极矩。
q：电荷中⼼的电荷量。
d：电荷中⼼之间的距离。
分⼦偶极矩 = 键偶极矩（键矩）的⽮量和。
单位： 国际单位：库·⽶（C·m）。
常⽤单位：德拜（德，D）。
3.2 有机化学中的电子效应诱导效应共轭效应超共轭效应3.2 有机化学中的电子效应电子效应: 有机分子中某个基团的存在, 使某种结构中的电子云发生了偏移的现象。
诱导效应（inductive effect ）共轭效应（conjugation ）超共轭效应（hypercongjugation ）场效应（field effect ）电子效应（详见“羧酸及其衍生物”)3.2 有机化学中的电子效应一、诱导效应诱导效应(inductive effect)( I ):因分子中原子或基团的极性(电负性)不同而引起成键电子云沿着原子链向某一方向移动的效应。
诱导效应特点：1）电子云沿原子链传递；2）诱导效应随着距离的增长迅速减弱，一般只考虑三根键的影响；3）诱导效应是一种永久效应。
一、诱导效应氯的电负性大于碳原子，导致α-C 带正电性，Cl 原子带负电性；同理, γ-碳原子带更少的部分正电性, 用“δδδ+”表示。
由于α-碳原子带部分正电性, 其电负性大于β-碳原子, 故α-碳原子与β-碳原子间的成键电子对略偏向α-碳原子, 以致β-碳原子带较少的部分正电性, 用“δδ+”表示；CH 3CH 2CH 2CH 2Cl δ+δ-δδ+δδδ+αβγ一、诱导效应诱导效应的方向：给电子的诱导效应+I electron-donating inductive effect吸电子的诱导效应-Ielectron-withdrawing inductive effect 标准诱导效应一般以乙酸的α 氢为比较标准。
H-CH2COOH取代基的电负性小于氢的, 叫给电子基, 用“+I ”表示; 反之叫吸电子基, 用“-I ”表示。
3.2 有机化学中的电子效应一、诱导效应诱导效应大小的一般规律：①与碳原子直接相连的原子，若为同一族，吸电子诱导效应随原子序数增加而降低；若为同一周期，则从右到左吸电子效应降低。
-F > -Cl > -Br > -I-OR > -SR-F > -OR > -NR2> -CR33.2 有机化学中的电子效应一、诱导效应诱导效应大小的一般规律：②碳原子与不同杂化状态的同一元素相连, s成份越多, 吸电子能力越强。
电子效应电子效应：取代基不同而对分子性质产生的影响。
取代基效应可以分为两大类。
一类是电子效应，包括场效应和诱导效应、共轭效应。
电子效应是通过键的极性传递所表现的分子中原子或基团间的相互影响，取代基通过影响分子中电子云的分布而起作用。
另一类是空间效应，是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间效应也对化合物分子的反应性产生一定影响。
由于取代基的作用而导致的共有电子对沿共价键转移的结果。
诱导效应：当电负性不同的两个原子结合时，共价键就有一定的极性，再多原子分子中，这种极性会通过静电诱导作用而影响到它的相邻部分，使成键电子云偏移到电负性较大部分。
双原子分子：多原子分子：这种由于原子或基团电负性的影响沿着分子中的键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应称为诱导效应（inductive effects ）或I 效应。
这种效应如果存在于未发生反应的分子中就称为静态诱导效应。
诱导效应的传导是以静电诱导的方式沿着单键或重键传导的，只涉及到电子云密度分布的改变，引起键的极性改变，一般不引起整个分子的电荷转移、价态的变化。
这种影响沿分子链迅速减弱，实际上，经过三个原子之后，诱导效应已很微弱，超过五个原子便没有了。
诱导效应的方向：诱导效应的方向以氢原子作为标准。
-氯代乙酸的酸性。
氯原（位阻效应） 空间效应 取代基效应 空间传递场效应 (σ， π)( π-π, (σ- π,σ- p) 诱导效应 共轭效应 超共轭效应 电子效应 -+++¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦ÄC X B AA B C ¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä+++-Y CX C H C Y _I ЧӦЧӦI +±È½Ï±ê×¼子取代越多，酸性越强。
静态诱导效应的强度及其比较1.静态诱导效应，是分子本身所固有的性质，是与键的极性即其基态时的永久极性有关的。
静态诱导效应的强度：主要取决于有关原子或基团的电负性，与氢原子相比，电负性越大-I 效应越强，电负性越小则+I 越强。
与氢原子比氢原子电负性大的，都是-I 效应是吸电基，比氢原子电负性小的都是+I 效应是供电基。
即诱导效应看原子或者基团的电负性与氢原子电负性的差值，差值大诱导效应强。
供电基的诱导效应表现在，其自身带部分的正电荷，吸电基的诱导效应表现在，其自身带部分的负电荷，δ表示部分电荷，而不是整个电荷。
诱导效应只涉及到了电子云密度分布的改变，并不造成电子对属于哪一个原子核，因此诱导效应主要导致键的极性的改变。
2.变化规律：一般有如下规律：吸电诱导效应与电负性变化方向一致，供电诱导效应，在同族中，与电负性变化一致，但是在同周期中，变化与电负性变化规律相反，具体如作图所示。
此外中心原子带有正电荷的比不带正电荷的同类基团的吸电诱导效应强，而中心原子带有负电荷的比同类不带负电荷的基团供电诱导效应要强。
如：[例如] -I 效应：+I 效应： —O- > —OR如果中心原子相同而不饱和程度不同，通常随着不饱和程度的增大，吸电的诱导效应增强。
[例如] =O > —OR≡N > =NR > —NR2气相中烷基是吸电基。
目前NR 3>NR 2+当烷基与不饱和碳相连时，注意不同杂化态的碳由于S 成分不同，所以电负性不同，sp>sp2>sp3，所以，烷基与不饱和碳相连是供电基，另外这一点也可以由超共轭效应看出来，C-H σ键的电子离域到不饱和键上，呈现供电性。
HC ——CH===CH 2动态诱导效应：当某个外来的极性核心接近分子时，能够改变共价键电子云的分布。
由于外来因素的影响引起分子中电子云分布状态的暂时改变，称为动态诱导效应，用Id 表示，也可以称可极化性，反映了共价键的一种性质。
它是一种极化现象，取决于分子体系内部可改变因素（即键的可极化性）（内在因素）和外界极化电场（离子或极性键所引起）（外在因素）的影响。
动态诱导效应与静态诱导效应的不同：（1）引起的原因不同。
静态诱导效应是由于键的永久极性引起的，是一种永久的不随时间变化的效应，而动态诱导效应是由于键的可极化性而引起的，是一种暂时的随时间变化的效应，只在反应瞬间有该作用。
（2）动态诱导效应是由于外界极化电场引起的，电子转移的方向符合反应的要求，即电子向有利于反应进行的方向转移，所以动态诱导效应总是对反应起促进或致活作用，而不会起阻碍作用。
而静态诱导效应是分子的内在性质，并不一定向有利于反应的方向转移，其结果对化学反应也不一定有促进作用。
动态诱导效应的强度：这就是可极化性的规律。
可见这些可极化性的强弱判断都与电负性有关。
HH δ- δ+较强。
即如果动态方向与静态方向一致则为加强，如果相反，在反应中，往往动态效应是主要方面。
可以这样理解，如果有共轭体系存在，那么整个体系的电子效应往往是2种效应的综合效应，但是如果体系内没有共轭体系，只考虑诱导效应的话，以上规律均成立。
场效应：[例1]邻氯苯基丙炔酸的酸性比氯在间位或对位的小。
[例2]顺、反丁烯二酸第一酸式电离常数和第二酸式电离常数的明显差异。
pKa1 3.03 1.92 pKa2 4.34 6.59由于羧基吸电的场效应，使顺式丁烯二酸的酸性比反式高，但在第二次电离时，却由于-COO-负离子供电的场效应，使顺式的酸性低于反式。
如果单从诱导效应考虑，两者应没有区别。
[例3]下列化合物（1）比（2）的酸性弱，也只能由场效应解释。
场效应与距离的平方成反比，距离越远，作用越小。
C COOHC Cl C Cl C COOH -+¦Ä¦ÄÓÕµ¼Ð§Ó¦³¡Ð§Ó¦C C COOH H HOOC H H COOH C C COOH H H HOOC H COO -C C H COO -C C COOH H Cl ClCOOH COOH H H Cl H H Cl共轭效应：分子轨道理论认为共轭效应是轨道或电子离域于整个共轭体系乃至整个分子所产生的一种效应。
在单双键交替排列的体系中，或具有未共用电子对的原子与双键相连的体系中，π轨道与π轨道或p 轨道与π轨道之间存在着相互的作用和影响。
电子云不再定域于成键原子之间，而是离域于整个分子形成了整体的分子轨道。
每个成键电子不仅受到成键原子的原子核的作用，而且也受到分子中其他原子核的作用，因而分子整体能量降低，体系趋于稳定。
这种现象称为电子的离域（delocalization ），这种键称为离域键，由此而产生的额外的稳定能称为离域能（也叫共轭能或共振能）。
包含着这样一些离域键的体系通称为共轭体系，在共轭体系中原子之间的相互影响的电子效应叫共轭效应(conjugativeeffects)，共轭体系是共轭效应的物质基础。
按照共轭效应的起源，可以将共轭效应分为静态共轭效应与动态共轭效应。
静态共轭效应是在没有外来因素的影响，分子本身就存在固有的一种永久的效应。
共轭效应的主要表现：（1）电子密度发生了平均化，引起了键长的平均化(单键缩短，双键延长，单双键的键级趋于接近)（2）共轭体系的能量降低。
各能级之间能量差减小，分子中电子激发能低，以致使共轭体系分子的吸收光谱向长波方向移动。
随着共轭链增长，吸收光谱的波长移向波长更长的区域，进入可见光区。
共轭效应与诱导效应的区别：（1）共轭效应起因于电子的离域，而不仅是极性或极化的效应。
说白了起因于极性或者极 化是诱导效应。
（2）共轭效应只存在于共轭体系中（共轭体系是物质基础，共轭效应必须建立在共轭体系上），不象诱导效应那样存在于一切键中。
（3）诱导效应是由于键的极性或极化性沿σ键传导，而共轭效应则是通过π电子的转移沿共轭链传递，是靠电子离域传递；共轭效应的传导可以一直沿着共轭键传递而不会明显削弱,不象诱导效应削弱得那么快，取代基相对距离的影响不明显，而且共轭链愈长，通常电子离域愈充分，体系能量愈低愈稳定，键长平均化的趋势也愈大。
共轭效应分类：π—π共轭、P —π共轭、超共轭（σ—π、σ—P ）。
共轭效应的相对强度: C 效应分为供电共轭效应（即+C 效应）和吸电共轭效应（即-C 效应）。
通常将共轭体系中给出π电子的原子或原子团显示出的共轭效应称为+C 效应，吸引π电子的原子或原子团的共轭效应称为-C 效应。
+C 效应： －C 效应： 共轭效应中电子云移动方向：首先找出共轭体系中相对富电子和相对缺电子区域，电子总是从相对富电子处流向相对缺电子处。
π—π共轭效应电子云移动的方向:由于无所谓哪里缺哪里富，所以有的取决于外界因素（动态效应），有的取决于分子内部不同元素的电负性，并且电子云移动的方向总是偏向电负性大的原子一边。
例如:.. C l C H C H 2C H 2 C H C H OP 一π共扼效应可分为以下三种类型:1.富电子的P 一π共轭效应：参与共轭的电子数大于原子数的P 一π共轭效应叫多电子的P 一π共扼效应。
例如，氯乙烯和乙烯基醚分子中都含有3个原子和4个电子的多电子共轭π键，这类共轭体系结构特征如下图：2.缺电子的P —π共轭效应 参与共扼的电子数少于原子数的P 一π共轭效应叫缺电子的P 一π共扼效应。
例如，烯丙基碳正离子中含有3个原子、2个电子的缺电子共轭π键，这类共扼体系结构特征如下图所示。
这类P 一π共扼效应的电子云移动的方向总是由双键指向碳正离子，使正电荷分散的程度较大，从而稳定碳正离子。
例如上图3.等电子的P 一π共轭效应 参与共轭的电子数等于原子数的共轭效应叫做等电子的P-π共轭效应。
例如，烯丙基游离基中含有3个原子、3个电子的共轭π键，由于未成对的电子，有强烈吸电子的趋向，所以，但电子处为相对缺电子处，这类P 一π共轭效应电子云移动的方向如下式所示: CH 2====CH —CH 2 CH 2-----CH------CH 2对于超共轭体系：由于σ键是电子对，对于不饱和键来说σ键是富电子区域，超共轭，碳氢σ键均是向外转移电子。
共轭效应的强弱变化规律：（1）+C 效应在同一周期中随原子序数的增大而减弱。
