诱导效应的传递强度
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nmr中诱导效应的概念在详细阐述NMR(核磁共振)中的诱导效应之前,首先需要澄清一点:NMR本身并不直接涉及诱导效应的概念。
然而,诱导效应是有机化学中的一个重要概念,它描述了分子内由于电负性差异导致的电子云密度分布的变化。
这种电子云密度的变化可以影响NMR谱图中的化学位移,从而间接地与NMR相关。
以下是对诱导效应的详细说明:一、诱导效应的基本概念诱导效应(Inductive Effect),又称静电诱导效应,是指由于分子内不同原子或基团的电负性差异,使得分子中的成键电子云密度向某一方向偏移,从而导致分子发生极化的现象。
这种极化作用沿着化学键传递,改变了键内电子云的分布,但不改变键的本性。
二、诱导效应的产生原因诱导效应的产生主要归因于原子或基团之间的电负性差异。
电负性是一个原子对其电子的束缚能力,电负性越大的原子,在与其他原子成键时,价电子越偏向于它。
这种电子的偏移导致了分子内部的正负电荷中心不重合,从而产生了偶极矩。
偶极矩的存在使得分子在外部电场的作用下发生取向极化,进一步增强了诱导效应。
三、诱导效应的分类根据产生方式的不同,诱导效应可以分为静态诱导效应和动态诱导效应。
静态诱导效应是由极性键所表现出的,它存在于没有外电场作用的分子中。
而动态诱导效应则是在化学反应过程中,由于外电场(如试剂、溶剂)的影响所产生的极化键所表现出的。
需要注意的是,与共轭效应相比,诱导效应没有极性交替现象。
四、诱导效应的影响因素诱导效应的大小受到多种因素的影响,包括原子或基团的电负性差异、化学键的类型和数量、分子的空间构型等。
一般来说,电负性差异越大,诱导效应越显著;化学键的类型和数量也会影响诱导效应的传递和强度;此外,分子的空间构型也会影响诱导效应的分布和大小。
五、诱导效应与NMR的关系虽然NMR本身并不直接涉及诱导效应的概念,但诱导效应可以通过影响分子中的电子云密度分布来间接影响NMR谱图。
具体来说,诱导效应可以改变分子中的化学环境,从而影响原子核周围的电子屏蔽作用。
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:CCδ-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。
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。
由于成键原子的电负性不同,而使整个分子的电子云沿着碳链向某一方向移动的现象叫诱导效应。
用符号I表示,“→”表示电子移动的方向。
例如:氯原子取代了烷烃碳上的氢原子后。
由于氯的电负性较大,吸引电子的能力较强,电子向氯偏移,使氯带部分负电荷(δ)、碳带部分正电荷(δ)。
带部分正电荷的碳又吸引相邻碳上的电子,使其也产生偏移,也带部分正电荷(),但偏移程度小一些,这样依次影响下去。
诱导效应沿着碳链移动时减弱得很快,一般到第三个碳原子后,就很微弱,可以略而不计。
为了判断诱导效应的影响和强度,常以碳氢化合物的氢原子作为标准。
一个原子或基团吸引电子的能力比氢强,就叫吸电子基。
由吸电子基引起的诱导效应为负诱导效应,用-I表示。
一个原子或基团吸引电子的能力比氢弱,就叫斥电子基。
由斥电子基引起的诱导效应为正诱导效应,用+I表示。
R C ← Y R C - H R C → X+I效应比较标准-I效应下面是一些原子或基团诱导效应的大小次序:吸电子基团:NO>CN>F>Cl>Br>I>C≡CH>OCH>C H>CH=CH>H斥电子基团:(CH)C>(CH)CH>CH CH>CH>H上面讲的是由未起反应的分子所表现出来的诱导效应叫做静态诱导效应,它是分子固有的性质。
在起化学反应时,分子的反应中心如受到极性试剂的进攻,键的电子云分布将受到试剂电场影响而发生变化,即引起诱导极化或者说加深了键的极化而导致分子的活化。
这种改变与外界电场强度和键的极化能力有关。
分子在试剂电场影响下所发生的诱导极化是一种暂时现象,只有在进行化学反应的瞬间才表现出来。
这种由于外界电场引起的诱导极化效应叫动态诱导效应。
诱导效应可以说明分子中原子间的相互影响。
例如:氯原子取代乙酸的α-H后,生成氯乙酸,由于氯的吸电子作用通过碳链传递,使羟基中O-H键极性增大,氢更易以质子形式解离下去,从而酸性增强。
所以ClCH COOH的酸性强于CH COOH的酸性。
诱导效应不但能影响物质的酸碱性,而且能影响物质的物理性质和其他化学性质。
诱导效应、共轭效应对化合物性质的影响
区别:共轭效应:存在于共轭体系中;通过π电子的运动,沿着共轭链传递;强度
一般不因共轭链的长度而受影响,属长距离电子效应;极性交替出现。
诱导效应:存在σ键中;通过原子间电负性的差异而导致键的极性改变使整个分子电子云发生移动;是短距
离效应,一般有3个碳原子后基本消失;极化变化是单一方向。
共轭效应 (conjugated effect) ,又称离域效应,是指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。
凡共轭体系上
的取代基能降低体系的π电子云密度,则这些基团有吸电子共轭效应,用-c表示,如-cooh,-cho,-cor;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
团有给电子共轭效应,用+c表示,如-nh2,-r、-oh。
诱导效应就是所指在有机化合物分子中,由于电负性相同的替代基为(原子或原子团)的影响,并使整个分子中的成键电子云密度向某一方向偏转,并使分子出现极化的效应。
由极性键所整体表现出来的诱导效应称为静态诱导效应,而在化学反应过程中由于外电场(例如试剂、溶剂)的影响所产生的极化键所整体表现出来的诱导效应称为动态诱导效应。
诱导效应只发生改变键内电子云密度原产,而不发生改变键的本性。
且与共轭效应较之,
并无极性交错现象。