高等有机化学-第3章-电子效应
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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。
有机化学中的电子效应(二)引言概述:电子效应是有机化学中一个非常重要的概念,它描述了分子中电子的分布和运动对化学反应的影响。
本文是电子效应系列的第二篇,将继续深入探讨电子效应在有机化学中的应用和重要性。
正文内容:一、原子的电子亲和力1.原子电子亲和力的定义和意义2.电子亲和力与分子架构的关系3.电子亲和力在反应选择性中的应用4.电子亲和力在化学反应速率中的影响5.电子亲和力与溶剂极性的关系二、共轭体系的电子效应1.共轭体系的定义和特征2.共轭体系中的电子共享与电子结构3.共轭体系与分子的共轭效应4.共轭体系在化学反应中的作用5.共轭体系的应用举例三、电子给体和电子受体1.电子给体和电子受体的定义和分类2.电子给体和电子受体在电子转移反应中的作用3.电子给体和电子受体之间的常见反应机制4.电子给体和电子受体在有机合成中的应用5.电子给体和电子受体的官能团效应四、杂原子的电子效应1.杂原子的定义和常见种类2.杂原子的电子亲和力和电负性3.杂原子在分子中的电子效应4.杂原子在催化反应中的应用5.杂原子对分子性质的影响五、电子对效应1.电子对的定义和电子对效应的原理2.电子对的共振效应3.电子对的笼罩效应4.电子对在分子中的空间排布规律5.电子对效应在化学反应中的应用总结:电子效应是有机化学中一个非常重要的概念,它涉及诸多方面的化学现象和反应机理。
本文通过讨论电子效应在不同层面的应用,从电子亲和力、共轭体系、电子给体和电子受体、杂原子以及电子对效应等方面,深入阐述了电子效应的重要性和应用价值。
通过对电子效应的研究,我们可以更好地理解和预测有机化学中的各种反应性质,为有机化学的发展和应用提供更加深入的基础。
有机化学中的电子效应电子效应是影响有机化合物反应活性和反应规律的重要因素之一,深入理解有机化学中的电子效应,可以对有机化学的认识由感性向理性方向发展。
电子效应包括诱导效应、共轭效应和超共轭效应;有时三种效应同时存在,表现共同作用的综合结果。
一、诱导效应〔Inductive effect 〕诱导效应是电子效应的一种,是由路易斯〔Lewis 〕首先提出。
路易斯认为,对于有机化合物,诱导效应是由一个电负性较强的原子X 取代了碳原子上的氢原子后,在C -X 键上产生一个极性分布,这个极性分布通过电性诱导作用,在分子中其它键上引起一系列的极性变化,结果在整个分子中产生一个向着X 原子方向的较大范围的电子运动,这种电子运动称为诱导效应:δ-电负性比碳弱的元素原子也可以在分子中引起一系列的极性变化,只是所产生的诱导效应的方向刚好相反。
诱导效应是指在有机化合物分子中引入一个基团或原子后,由于原子的电负性差异,导致σ键电子的移动,使分子中的电子云密度分布发生变化,而这种变化不但发生在直接相连的部分,也可以影响到不直接相连的部分。
这种因某一原子或基团的极性而引起电子沿碳链向某一方向移动的效应,称为诱导效应。
如氯丙烷分子中,取代在碳上的氯原子的电负性较强, C -Cl 键产生偶极,使与氯原子连接的第一个碳原子〔α-碳原子〕产生部分正电荷〔δ+〕,也使第二个碳原子带有部分正电荷,第三个碳原子带有更少的正电荷,依次影响下去。
这种影响的特征是沿着碳链传递,并随着碳链的增长而迅速减弱或消失,一般传递到第三个碳原子就可忽略不计。
诱导效应是一种静电作用,共用电子并不能完全转移到另一原子,只是电子云密度分布发生变化,亦即键的极性发生变化。
δ+ δ+ δ+ δ- CH 3—CH 2—CH 2→Cl1.静态诱导效应〔I s 〕诱导效应分为静态诱导效应和动态诱导效应。
静态诱导效应是由分子本身结构决定的,是分子本身所固有的极化效应,与由极性溶剂或反应试剂等产生的外电场无关。
电子效应电子效应分为:诱导效应、共轭效应、超共轭效应 一、诱导效应1概念:有机物分子中,由电负性不同的取代基的影响沿着键链传递,使分子中电子云密度而偏移的效应,用I 表示。
2分类:吸电子诱导效应:电负性大的原子或原子团使分子其余部分的电子云密度降低推电子诱导效应:电负性小的原子或原子团使分子其余部分的电子云密度升高3注意(1)与分子结构有关,永久性的(2)只能沿着σ键传递,随距离增加而迅速减小,一般超过3个σ键不再考虑 (3)只涉及电子云密度的改变,并不造成共用电子对单独属于某一原子的情况 (4)引起键极性的改变,键的极性改变一般是单一方向的,不会产生极性交替的现象 4相对强度(1)通过测定取代酸解离常数确定 (2)测定偶极矩确定 (3)NMR 化学位移确定(化学位移越大,电子云密度越低) ☆5影响取代基诱导效应相对强度的因素 (1)周期律→电负性①同一周期吸电子诱导效应从左向右增加 例 ―CR 3< ―NR 2< ―OR < ―F②同族吸电子诱导效应从上而下降低 例 ―F > ―Cl > ―Br > ―I (2)电荷带正电荷的基团比同类型的不带电荷的基团吸电子能力强得多X C δδδδδδYC C δδδδ带负电荷的基团比同类型的不带电荷的基团给电子能力强得多(3)价键饱和程度不饱和程度高的同种原子吸电子能力强(s 成分越多,碳的电负性越强) 吸电子诱导效应:二、共轭效应 1概念三个或三个以上相邻原子P 轨道相互平行重叠,形成一个大π键,称为共轭体系。
π电子围绕三个或更多的原子运动,称为离域。
电子通过共轭体系传递并引起体系性质改变的效应称为共轭效应,用C 表示。
2基本类型(1)π−π共轭体系 多个饱和键之间的共轭体系(单间与不饱和键相间)(2)p −π共轭体系 不饱和键与相邻原子p 轨道之间的共轭体系3注意(1)共轭效应起源于共轭体系中π电子的高度活动性 例 聚乙炔导电 (2)传到距离:从共轭体系的一端,沿共轭键传递到另一端(3)传递方式:沿着共轭键传递→共轭键电子云密度平均化(键长平均化) (4)极性交替 电子在共轭链中传递时,出现电荷密度高低不同的交替现象C CR CR CR CR CR >>222CH 2CH CH CH 2CH 2CH CHNH CH 2CHCHO CCCH CH 2CCCH CHCCH 2CHN CH 2CHCl 2CH CH 2CHCH 2CHCH 2COX O CO(R)(5)共轭体系中,电子的运动范围扩大,体系的能量降低;共轭体系越大,体系越稳定;共轭结构有利于分子整体结构的稳定。
电子效应与有机反应机理导语:有机化学作为化学领域的重要分支,研究有机化合物的合成、性质及其反应机理。
电子效应作为有机反应机理的重要一环,对有机化学的发展起着至关重要的作用。
本文将探讨电子效应在有机反应机理中的应用及其背后的原理。
一、电子效应的基本概念在有机化学中,电子效应描述了电子在有机分子中的分布和运动对反应过程的影响。
具体来说,电子效应可以分为两类:极化效应和共轭效应。
1. 极化效应极化效应是指由于化学键的极性引起的分子内电子密度的不均一分布。
常见的极化效应有电子给体效应和电子受体效应。
电子给体效应是指通过一个原子或官能团将电子提供给另一个原子或官能团,使得其电子密度增加。
例如,氨基官能团中的孤对电子可以提供给邻近的双键碳原子,增加其亲电性,促进亲电性反应的进行。
电子受体效应与电子给体效应相反,是指通过一个原子或官能团吸收周围的电子,使得其电子密度减少。
典型的例子是硝基官能团,它可以通过共轭效应吸引邻近双键碳原子附近的电子,增加其亲核性。
2. 共轭效应共轭效应是指通过共轭体系中的π键和非相邻原子或官能团之间的电荷分布的相互作用产生的电子效应。
通过共轭作用,π键附近的电子可以在共轭体系中自由传递,使得反应更容易进行。
共轭体系由相邻的多个双键或芳香环组成。
典型的共轭体系有共轭二烯、芳香环、烯醇体系等。
共轭效应可以显著影响分子的稳定性、反应速率以及反应产物的形成。
二、电子效应在有机反应中的应用电子效应作为有机反应机理中的基础理论,广泛应用于有机合成和反应设计中。
1. 亲电取代反应亲电取代反应是有机化学中最为常见的反应之一,对于该类反应,电子给体效应和电子受体效应起着关键作用。
以亲电取代反应中的酯化反应为例,酯基中的羰基碳在反应过程中会受到来自亲电试剂的进攻,而电子给体效应将增加酯基碳的亲电性,促进反应的进行。
2. 共轭加成反应共轭加成反应是指在共轭体系中,双键或多键附近的π电子参与到反应中,从而引发新的键形成。
电子效应及其对反应活性的影响【摘要】:介绍电子效应,通过诱导效应和共轭效应对反应活性产生影响的代表性实例分析,阐述电子效应对物质反应活性的影响。
【关键词】:电子效应、诱导效应、共轭效应、反应活性【正文】:一、电子效应电子效应,包括诱导效应、共轭效应和场效应。
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。
1、诱导效应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称为诱导效应。
诱导效应的电子云是沿着原子链传递的,其作用随着距离的增长迅速下降,一般只考虑三根键的影响。
诱导效应一般以氢为比较标准,如果取代基的吸电子能力比氢强,则称其具有吸电子诱导作用,用-I表示。
如果取代基的给电子能力比氢强,则称其具有给电子诱导效应,用+I表示。
2、共轭效应单双键交替出现的体系称为共轭体系。
在共轭体系中,由于原子间的相互影响而使体系内的π电子(或P电子)分布发生变化的一种电子效应称为共轭效应。
凡共轭体系上的取代基能降低体系的π电子密度,则这些基团有吸电子的共轭效应,用-C表示。
凡共轭体系上的取代基能增高共轭体系的π电子云密度,则这些基团有给电子的共轭效应,用+C表示。
共轭效应只能在共轭体系中传递,但无论共轭体系有多大,共轭效应能贯穿于整个共轭体系中。
3、场效应取代基在空间可以产生一个电场,对另一头的反应中心有影响,这种空间的静电作用称为场效应。
4、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。
(2)共轭效应只存在于共轭体系中,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。