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1、化學(xué)奧賽復(fù)習(xí) 專題11電子效應(yīng)一、共價(jià)鍵的極性:1、共價(jià)鍵的極性:由不同原子形成的共價(jià)鍵,由于成鍵原子電負(fù)性不同,使成鍵電子云偏向電負(fù)性較大的原子,該原子帶上部分負(fù)電荷,而電負(fù)性較小的原子帶部分正電荷。這種共價(jià)鍵具有極性。2、共價(jià)鍵的極性主要決定于: (1)成鍵原子的相對(duì)電負(fù)性大小。電負(fù)性差別越大,鍵的極性越大。(2)還受相鄰鍵和不相鄰原子成基團(tuán)的影響。例如1:CH3CH3中的C-C為非極性鍵。但CH3CH2Cl中的CC鍵卻是極性的。 二、電子效應(yīng) :電子效應(yīng)是指電子云密度分布的改變對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。電子效應(yīng)可以根據(jù)作用方式分為誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)兩種類型(一)、誘導(dǎo)效應(yīng)(I):1、誘導(dǎo)效應(yīng)的定
2、義: 由于成鍵原子電負(fù)性不同,引起電子云偏移可沿著沿鍵鏈(鍵和p鍵)按一定方向移動(dòng)的效應(yīng)或鍵的極性通過鍵鏈依次誘導(dǎo)傳遞的效應(yīng)叫誘導(dǎo)效應(yīng)。2、誘導(dǎo)效應(yīng)(I)的表示:誘導(dǎo)效應(yīng)的正負(fù)以H為標(biāo)準(zhǔn),如吸電子能力較H強(qiáng),叫吸電子基,具有吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng),用“-I”表示。如吸電子能力比H弱,稱給(或供)電子基,具有給(或供)電子的誘導(dǎo)效應(yīng),用“+I”表示。 例如2: 3、誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度,取決于基團(tuán)吸電子能力或供電子能力的大小。(即原子或原子團(tuán)的電負(fù)性大?。?)、產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng)的基團(tuán):、吸電子基團(tuán):產(chǎn)生吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(-I)帶正電荷的基團(tuán)具有高度吸電子性,如:+ NR3、 + OR2 、+ SR2等;鹵素
3、原子,如:F、Cl、Br、I;帶氧原子或氮原子的基團(tuán),如:NO2、=C=O、COOH、OR、OH、NR2、=NR等;芳香族或不飽和烴基,如:C6H5、CCR、CR=CR2等。、給(或供)電子基團(tuán):產(chǎn)生供電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I)主要是飽和脂肪烴基,如:CR3、CHR2、CH2R、CH3等。帶負(fù)電荷的基團(tuán)具有高度給電子性,如:O-、S-、COO 等;(2)、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)(Is)的相對(duì)強(qiáng)度:電負(fù)性越大的基團(tuán)或原子,其-I越大。電負(fù)性越小,基團(tuán)成原子的+I效應(yīng)越大。、同主族元素,從上到下,電負(fù)性降低,-I作用減?。?I增加);、同周期,從左到右,電負(fù)性增加,-I增加(+I減低)。、各基團(tuán)吸電子能力次序如下
4、:+NR3+NH3NO2CNCOOHFClBrICOOROCROHCCRC6H5CH=CH2(H)CH3C2H5CH(CH3)2C(CH3)3COO O-等; H以前的為吸電子基團(tuán)具有I效應(yīng);H以后的為供電子基團(tuán)具有+I效應(yīng)。3、誘導(dǎo)效應(yīng)的特點(diǎn):(1)、誘導(dǎo)效應(yīng)以靜電誘導(dǎo)方式沿鍵鏈進(jìn)行傳遞,只涉及電子云分布狀況的改變和鍵極性的改變。一般不引起整個(gè)電荷的轉(zhuǎn)移和價(jià)態(tài)的變化;鍵仍是鍵,鍵仍是鍵。(2)、誘導(dǎo)效應(yīng)沿鍵鏈傳遞的,并迅速減小,離吸(或斥)電子基團(tuán)越遠(yuǎn),效應(yīng)越弱。其影響一般在三個(gè)原子內(nèi)起作用;大致隔三個(gè)單鍵后,誘導(dǎo)效應(yīng)就很弱,可忽略不計(jì)了。例如:, 其中表示微小,表示更微小,依此類推。(3)
5、、傳遞方向具有單一性。(4)、誘導(dǎo)效應(yīng)有疊加性,當(dāng)兩個(gè)基團(tuán)都能對(duì)某一鍵產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng)時(shí),這一鍵所受的誘導(dǎo)效應(yīng)是這幾個(gè)基團(tuán)誘導(dǎo)效應(yīng)的總和。方向相同時(shí)疊加,方向相反時(shí)互減。例如:I效應(yīng):CF3CHF2CH2F +I效應(yīng):C(CH3)3CH(CH3)2C2H5CH3H(5)正比性:I 與電負(fù)性的大小成正比。價(jià)鍵不飽和度愈大,吸電子性愈強(qiáng),如:CCRCR=CR2CR2CR3,=OOR, NNRNR2。即: s成分越多,電負(fù)性越大,-I效應(yīng)越強(qiáng)。 spsp2sp3【例1】CH3、CH2Cl、Cl、O-、+ N(CH3)3吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(I)大小順序如何?【例2】比較ClCH2COOH()、CH3COOH(
6、)、CH3CH2COOH()三種化合物的酸性。4、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)和動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Id:(1)靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng):靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)是由于分子本身的特征而產(chǎn)生的,分子本身的固有的性質(zhì),與鍵的極性(永久極性)有關(guān),與外電場(chǎng)無(wú)關(guān)。 (2)動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Id:在化學(xué)反應(yīng)時(shí)當(dāng)進(jìn)攻的試劑接近反應(yīng)物分子時(shí),因外界電場(chǎng)(極性溶劑或反應(yīng)試劑)的影響使共價(jià)鍵的電子云分布發(fā)生改變的效應(yīng)叫動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Id。又稱可極化性,它是一種暫時(shí)性極化效應(yīng)。但對(duì)反應(yīng)方向影響極大。Id對(duì)反應(yīng)起致活作用。CH3NO2中,NO2的-Is使C-H極化具有一定的酸性,但卻不能電離出質(zhì)子。當(dāng)OH-接近時(shí),產(chǎn)生Id效應(yīng)才使其離解。 5、誘導(dǎo)效應(yīng)本質(zhì)上是一種靜電作
7、用。如果靜電作用通過空間傳遞的效應(yīng)稱為場(chǎng)效應(yīng)。場(chǎng)效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)通常難以區(qū)分的。因?yàn)樗鼈兺瑫r(shí)存在,而且作用方向一致。所以也把誘導(dǎo)效應(yīng)和場(chǎng)效應(yīng)總稱為極性效應(yīng)。6、誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響:(1)、對(duì)反應(yīng)活性中間體穩(wěn)定性的影響:中心碳原子上連的烷基越多的碳正離子和碳自由基的穩(wěn)定性越大,而碳負(fù)離子的穩(wěn)定性正相反。(烷基為供電基)(2)、對(duì)化合物酸性的影響:羧酸的酸性主要取決于OH鍵離解的傾向以及共軛堿的穩(wěn)定性,而誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)兩者均有影響。凡是烴基上帶吸電基時(shí)將增加羧酸的酸性,帶供電基時(shí)減小其酸性。例如:(3)、對(duì)化合物堿性的影響: 化合物堿性的強(qiáng)弱注要取確與N原子孤對(duì)電子的電子云密度的大小,凡是烴基
8、上帶吸電基時(shí)將減少其堿性,帶供電基時(shí)增加其堿性。(二)、共軛效應(yīng):1、共軛體系:包含三個(gè)或三個(gè)原子以上的鍵叫共軛鍵,此體系叫共軛體系。 -共軛:p-共軛:鍵與具有p軌道的原子直接相連的體系2、共軛效應(yīng)(C效應(yīng)):(1)、共軛效應(yīng)(C效應(yīng))的定義:在共軛體系中由于電子離域而不是定域的,電子云密度平均化,體系內(nèi)能降低,因而更加穩(wěn)定,這種在共軛體系中原子之間的相互影響的的電子效應(yīng)叫共軛效應(yīng)。(2)特點(diǎn):、電子離域化,鍵長(zhǎng)平均化,電子云趨向平均化。、分子能量降低,分子更穩(wěn)定。、對(duì)稱體系,電子云平均分布;不對(duì)稱體系,電子云正負(fù)(+ 、-)交替分布。(3)分類:、-共軛與p-共軛;-共軛的結(jié)構(gòu)特征:不飽和
9、鍵單鍵不飽和鍵(可以是雙鍵,也可以是三鍵)交替連接例如: 1,3丁二烯 CH2=CHCH=CH2 44 、苯 66p-共軛的結(jié)構(gòu)特征:與雙鍵碳原子直接相連的原子有未成鍵p軌道多電子體系:如 氯乙烯 CH2=CHCl 34等電子體系: 如 烯丙基游離基 CH2=CHCHCH2· 33缺電子體系: 如 烯丙稀基正離子 CH2=CHCHCH2+ 32、供電子共軛效應(yīng)(+C)與吸電子共軛效應(yīng)(-C)。、供電子共軛效應(yīng)(+C):含有電子對(duì)的元素連在共軛鏈的一端,使共軛電子背離該含有電子對(duì)的元素離域,在共軛鍵出現(xiàn)+、 - 交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫供電子共軛效應(yīng)(+C效應(yīng))。一般存于p-共軛中。例如: 在
10、p共軛體系中,與雙鍵相連的X是具有未共享電子對(duì)的原子或原子團(tuán)時(shí),它表現(xiàn)出供電子性能,由它所引起的使共軛體系的電子云向雙鍵方向轉(zhuǎn)移,為+C效應(yīng)。p電子朝著雙鍵方向轉(zhuǎn)移,呈供電子效應(yīng)(+C)。鹵素,羥基,氨基,碳負(fù)離子等與雙鍵直接相連時(shí),X. O. N .C等原子的孤對(duì)電子對(duì)與鍵共軛。由于是由一個(gè)原子向共軛體系提供兩個(gè)電子,相當(dāng)于使電子密度增大,所以有給出電子的能力,稱為+C效應(yīng)。一些原子或原子團(tuán)的+C效應(yīng)強(qiáng)度順序:-F > -Cl > -Br > -I ; -OR > -SR ; -O- > -S- ; -O- > -OR > - +OR2 ; -NR2
11、 > -OR > -F、吸電子共軛效應(yīng)(-C): 電負(fù)性大的元素接在共軛鏈的端上,使共軛電子向電負(fù)性大的元素端離域,在共軛鍵出現(xiàn)+、 - 交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫吸電子共軛效應(yīng)(-C效應(yīng))。一般存于共軛中。 C=O、C=NH、CN連在共軛鏈的端上,有-C效應(yīng)。強(qiáng)弱:C=O C=NHC=C ;=O > =S、靜態(tài)共軛效應(yīng)(Cs,分子固有的)與動(dòng)態(tài)共軛效應(yīng)(Cd,反應(yīng)的瞬間);例如:1,3丁二烯:基態(tài)時(shí)靜態(tài)共軛效應(yīng)Cs表現(xiàn)為體系能量降低,電子云分布趨于平均化,鍵長(zhǎng)趨于平均化。例如:Cd反應(yīng)時(shí)有外界電場(chǎng)的影響,電子云沿共軛體系發(fā)生轉(zhuǎn)移,而出現(xiàn)電荷正負(fù)交替分布的狀況?!纠?】在CH3COCl
12、分子中有哪一類共軛體系?A、34 B、33 C、無(wú)大鍵 D、44(4)、超共軛效應(yīng)(C):、超共軛效應(yīng)的定義:凡是-碳原子上C-H鍵與鍵或p空軌道(或帶一個(gè)單電子的p軌道)之間產(chǎn)生微弱重疊(部分軌道重疊),形成一個(gè)整體的共軛叫超共軛效應(yīng)。但這種電子效應(yīng)不如共軛效應(yīng),這是一種弱的電子效應(yīng)。、-超共軛效應(yīng):-碳原子上C-H鍵與鍵的p軌道可側(cè)面交蓋,鍵的電子偏離原來(lái)的軌道,傾向于鍵規(guī)定。例如:, + - + - + - 結(jié)果使C-C變短,-CH鍵的數(shù)目越多,超共軛效應(yīng)越強(qiáng),相應(yīng)的烯烴就越穩(wěn)定。若應(yīng)用-超共軛效應(yīng),則不僅說(shuō)明甲基是推電子的,同時(shí)加深了對(duì)這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的深入理解。再如,丙烯的甲基比丙烷的甲
13、基活潑的多,在液氨中丙烯中甲基的H易被取代,丙烷中甲基的H不易被取代。 、p超共軛效應(yīng):當(dāng)烷基與正離子或游離基相連時(shí),C-H上電子云可以離域到空的p空軌道或有單個(gè)電子的p軌道上,使正電荷和單電子得到分散,從而體系趨于穩(wěn)定,稱做-p超共軛體系。例如:乙基碳正離子即為-p超共軛體系 -碳原子上C-H鍵與p空軌道(或帶一個(gè)單電子的p軌道)有微弱交蓋,電子離域。能形成p超共軛效應(yīng):一般是碳正離子和碳自由基。參加-p超共軛的-碳原子上C-H數(shù)目越多,正電荷越容易分散,碳正離子就越穩(wěn)定。自由基德單電子容易分散,碳自由基就越穩(wěn)定。例如:碳正離子的穩(wěn)定性:(CH3)3C+ (CH3)2CH+ CH3CH2+
14、CH3+碳自由基的穩(wěn)定性:(CH3)3C · (CH3)2CH · CH3CH2 · CH3 ·特點(diǎn):超共軛效應(yīng)只存在于含C-H鍵的粒子中,且是供電子效應(yīng)即+C效應(yīng),強(qiáng)度與C-H鍵數(shù)目成正比;作為給(或斥)電子基團(tuán),產(chǎn)生供電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I),強(qiáng)度與C-H鍵數(shù)目成正比。RCH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CHHK相對(duì)1009287736.8例如1:例如2:馬氏規(guī)則 這也是起主導(dǎo)作用(5)、共軛效應(yīng)對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響:、酸堿性:影響羧酸的酸性大小。而醇羥基中無(wú)共軛效應(yīng),其酸性極弱。通常降低胺的堿性:芳香胺比脂肪胺堿性弱、加成方向:烯鍵末端具有親核
15、性,反應(yīng)為親電加成反應(yīng)。-C效應(yīng)使烯酮具有親電性,反應(yīng)為親核加成反應(yīng)。3、共軛效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)的比較:(1)、共軛效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)的異、同:誘導(dǎo)效應(yīng)共軛效應(yīng)(-共軛與p-共軛)起因原子電負(fù)性差異(鍵的極性)共軛存在只要在鍵共軛體系傳遞方式(靜電)誘導(dǎo)共軛傳遞路線沿單鍵沿共軛鏈傳遞距離短(迅速減弱)第三個(gè)鍵極弱, 遠(yuǎn),共軛鏈的一端到另一端, 電荷分布只出現(xiàn)一個(gè)偶極正負(fù)電荷交替例如: (2)、強(qiáng)弱比較:在共軛體系中各種共軛效應(yīng)對(duì)分子影響的相對(duì)強(qiáng)度:-共軛p-共軛-超共軛效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)I 一般:CI注意:鹵苯中,-I +C(因?yàn)辂u原子體積大,與苯環(huán)共軛效果差)三、空間位阻效應(yīng): 1、空間位阻效應(yīng)的定義:位
16、阻效應(yīng)又稱立體效應(yīng)。主要是指分子中某些原子或基團(tuán)彼此接近而引起的空間阻礙和偏離正常鍵角而引起的分子內(nèi)的張力。2、應(yīng)用:(1)、因分子中靠近反應(yīng)中心體的原子或基團(tuán)(具有一定體積)占有一定的空間位置,而影響分子反應(yīng)活性的效應(yīng)。降低分子反應(yīng)活性的空間效應(yīng)稱“空間阻礙”。例如1:鄰位雙取代的苯甲酸的酯化反應(yīng)要比沒有取代的苯甲酸困難得多。同樣,鄰位雙取代的苯甲酸酯也較難水解。這是由于鄰位上的基團(tuán)占據(jù)了較大的空間位置,阻礙了試劑(水、醇等)對(duì)羧基碳原子的進(jìn)攻。例如2:氫氧根負(fù)離子作為親核試劑進(jìn)攻氯甲烷,與氫氧根負(fù)離子進(jìn)攻2-甲基-2-氯丙烷相比較,前者的速率比后者快1000倍以上。例如3:酶反應(yīng)中空間位阻
17、會(huì)降低其催化活性。例如4:不同的醇與異氰酸醋反應(yīng)活性也不同,20一30,伯醇和異氰酸醋混合即能立刻反應(yīng),而同樣的條件下,仲醇的反應(yīng)速度只有伯醇速度的0.3。(2)、在配位化合物中,當(dāng)向一個(gè)配體引入某些較大基團(tuán)后,由于產(chǎn)生空間位阻,影響它與中心原子形成配位化合物??臻g產(chǎn)生影響的事實(shí),每個(gè)原子在分子中占有一定的空間。如果原子是太接近了一起,有一個(gè)相關(guān)的電子云重疊,產(chǎn)生斥力,這可能會(huì)影響分子分子結(jié)構(gòu)或反應(yīng)取向的立體化學(xué)的反應(yīng)。例如5:乙二胺(在配位化學(xué)中簡(jiǎn)寫為en)易生成二乙二胺合銅(II)離子Cu(en)22+,但N,N,N,N-四甲基乙二胺(tmen),由于每個(gè)N上有兩個(gè)甲基,空間位阻較大,不能
18、生成Cu(tmen)22+??臻g阻礙一般會(huì)降低反應(yīng)速率,例如6:在溴代烷的雙分子親核取代反應(yīng)中,由于烷基體積的增大,引起空間阻礙,使反應(yīng)速率變小。在有些反應(yīng)中,立體效應(yīng)有可能增加反應(yīng)速率,例如,在單分子親核取代反應(yīng)中,三烷基取代鹵代烷的烷基增大時(shí),由于取代基之間的空間斥力,引起碳鹵鍵的異裂,導(dǎo)致碳正離子的形成,從而提高了反應(yīng)速率?;瘜W(xué)奧賽復(fù)習(xí) 專題11電子效應(yīng)一、共價(jià)鍵的極性:1、共價(jià)鍵的極性:由不同原子形成的共價(jià)鍵,由于成鍵原子電負(fù)性不同,使成鍵電子云偏向電負(fù)性較大的原子,該原子帶上部分負(fù)電荷,而電負(fù)性較小的原子帶部分正電荷。這種共價(jià)鍵具有極性。2、共價(jià)鍵的極性主要決定于: (1)成鍵原子的
19、相對(duì)電負(fù)性大小。電負(fù)性差別越大,鍵的極性越大。(2)還受相鄰鍵和不相鄰原子成基團(tuán)的影響。例如1:CH3CH3中的C-C為非極性鍵。但CH3CH2Cl中的CC鍵卻是極性的。 二、電子效應(yīng) :電子效應(yīng)是指電子云密度分布的改變對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。電子效應(yīng)可以根據(jù)作用方式分為誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)兩種類型(一)、誘導(dǎo)效應(yīng)(I):1、誘導(dǎo)效應(yīng)的定義: 即靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Is由于成鍵原子電負(fù)性不同,引起電子云偏移可沿著沿鍵鏈(鍵和p鍵)按一定方向移動(dòng)的效應(yīng)或鍵的極性通過鍵鏈依次誘導(dǎo)傳遞的效應(yīng)叫誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)在傳遞過程中迅速減弱,一般三個(gè)原子以后已很微小,可忽略不計(jì)。2、誘導(dǎo)效應(yīng)(I)的表示:誘導(dǎo)效應(yīng)的正負(fù)以H為
20、標(biāo)準(zhǔn),如吸電子能力較H強(qiáng),叫吸電子基,具有吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng),用“-I”表示。如吸電子能力比H弱,稱給(或斥)電子基,具有給(或斥)電子的誘導(dǎo)效應(yīng),用“+I”表示。 例如2: 3、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度,取決于基團(tuán)吸電子能力或斥電子能力的大小。(1)、產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng)的基團(tuán):、吸電子基團(tuán):產(chǎn)生吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(-I)帶正電荷的基團(tuán)具有高度吸電子性,如:+ NR3、 + OR2 、+ SR2等;鹵素原子,如:F、Cl、Br、I;帶氧原子或氮原子的基團(tuán),如:NO2、=C=O、COOH、OR、OH、NR2、=NR等;芳香族或不飽和烴基,如:C6H5、CCR、CR=CR2等。、給(或斥)電子基團(tuán):產(chǎn)生供電子誘
21、導(dǎo)效應(yīng)(+I)主要是飽和脂肪烴基,如:CR3、CHR2、CH2R、CH3等。帶負(fù)電荷的基團(tuán)具有高度給電子性,如:O-、S-、COO 等;(2)、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)(Is)的相對(duì)強(qiáng)度:電負(fù)性越大的基團(tuán)或原子,其-I越大。電負(fù)性越小,基團(tuán)成原子的+I效應(yīng)越大。、同主族元素,從上到下,電負(fù)性降低,-I作用減?。?I增加);、同周期,從左到右,電負(fù)性增加,-I增加(+I減低)。、其大小可通過取代乙酸的酸性變化來(lái)衡量。各基因吸(給)電子次序如下:F,Cl,Br,I,OCH3,OH,C6H5,CH=CH2,H,CH3,C2H5,CH(CH3)2,C(CH3)等; 價(jià)鍵不飽和度愈大,吸電子性愈強(qiáng),如:CCRCR=
22、CR2CR2CR3,=OOR, NNRNR2。即: s成分越多,電負(fù)性越大,-I效應(yīng)越強(qiáng)。 spsp2sp33、誘導(dǎo)效應(yīng)的特點(diǎn):(1)、誘導(dǎo)效應(yīng)以靜電誘導(dǎo)方式沿鍵鏈進(jìn)行傳遞,只涉及電子云分布狀況的改變和鍵極性的改變。一般不引起整個(gè)電荷的轉(zhuǎn)移和價(jià)態(tài)的變化;鍵仍是鍵,鍵仍是鍵。(2)、誘導(dǎo)效應(yīng)沿鍵鏈傳遞的,并迅速減小,離吸(或斥)電子基團(tuán)越遠(yuǎn),效應(yīng)越弱。其影響一般在三個(gè)原子內(nèi)起作用;大致隔三個(gè)單鍵后,誘導(dǎo)效應(yīng)就很弱,可忽略不計(jì)了。例如:, 其中表示微小,表示更微小,依此類推。(3)、傳遞方向具有單一性。(4)、誘導(dǎo)效應(yīng)有疊加性,當(dāng)兩個(gè)基團(tuán)都能對(duì)某一鍵產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng)時(shí),這一鍵所受的誘導(dǎo)效應(yīng)是這幾個(gè)基團(tuán)
23、誘導(dǎo)效應(yīng)的總和。方向相同時(shí)疊加,方向相反時(shí)互減?!纠?】CH3、CH2Cl、Cl、O-、+ N(CH3)3吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(I)大小順序如何?【例2】比較ClCH2COOH()、CH3COOH()、CH3CH2COOH()三種化合物的酸性。解:吸電子能力ClHCH3;取代基吸電子能力大,使酸根負(fù)離子穩(wěn)定,酸性大;故酸性次序?yàn)椋ǎǎǎ?、誘導(dǎo)效應(yīng)本質(zhì)上是一種靜電作用。如果靜電作用通過空間傳遞的效應(yīng)稱為場(chǎng)效應(yīng)。場(chǎng)效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)通常難以區(qū)分的。因?yàn)樗鼈兺瑫r(shí)存在,而且作用方向一致。所以也把誘導(dǎo)效應(yīng)和場(chǎng)效應(yīng)總稱為極性效應(yīng)。如果僅從誘導(dǎo)效應(yīng)考慮,順式和反式是沒有區(qū)別的。5、動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Id:靜態(tài)誘
24、導(dǎo)效應(yīng)是分子本身的固有的性質(zhì),與鍵的極性(永久極性)有關(guān)。在化學(xué)反應(yīng)時(shí)當(dāng)進(jìn)攻的試劑接近反應(yīng)物分子時(shí),因外界電場(chǎng)的影響使共價(jià)鍵的電子云分布發(fā)生改變的效應(yīng)叫動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Id。又稱可極化性,它是一種暫時(shí)性極化效應(yīng)。但對(duì)反應(yīng)方向影響極大。Id對(duì)反應(yīng)起致活作用。CH3NO2中,NO2的-Is使C-H極化具有一定的酸性,但卻不能電離出質(zhì)子。當(dāng)OH-接近時(shí),產(chǎn)生Id效應(yīng)才使其離解。6、誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響:(1)、對(duì)反應(yīng)活性中間體穩(wěn)定性的影響:中心碳原子上連的烷基越多的碳正離子和碳自由基的穩(wěn)定性越大,而碳負(fù)離子的穩(wěn)定性正相反。(烷基為供電基)(2)、對(duì)羧酸酸性的影響:羧酸的酸性主要取決于OH鍵離解的傾向
25、以及共軛堿的穩(wěn)定性,而誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)兩者均有影響。凡是烴基上帶吸電基時(shí)將增加羧酸的酸性,帶供電基時(shí)減小其酸性。(二)、共軛效應(yīng):1、共軛體系:包含三個(gè)或三個(gè)原子以上的鍵叫共軛鍵,此體系叫共軛體系。 -共軛:p-共軛:鍵與具有p軌道的原子直接相連的體系2、共軛效應(yīng)(C效應(yīng)):(1)、共軛效應(yīng)(C效應(yīng))的定義:在共軛體系中由于電子離域而不是定域的,電子云密度平均化,體系內(nèi)能降低,因而更加穩(wěn)定,這種在共軛體系中原子之間的相互影響的的電子效應(yīng)叫共軛效應(yīng)。(2)特點(diǎn):、共平面性 共軛體系中各鍵必須能在同一平面上,參與共軛的p軌道才能互相平行交疊;、鍵長(zhǎng)平均化 共軛鏈愈長(zhǎng),單鍵雙鍵的鍵長(zhǎng)愈接近。苯環(huán)中鍵長(zhǎng)完全
26、相等;、能量降低 降低的能量叫共軛能,如丁二烯為14.6kJ/mol;苯為 151kJ/mol;萘為 255kJmol;、折射率較高 紫外吸收max變長(zhǎng);、共軛效應(yīng)只存在共軛體系中,而且只沿共軛體系的共軛鏈傳遞,無(wú)論共軛體系有多大,C效應(yīng)都能傳遞到共軛體系末端,而且不因傳遞距離增加而減弱,在共軛體系中的原子依次出現(xiàn)電荷呈正負(fù)交替分布。(3)分類:、-共軛與p-共軛;-共軛:如 1,3丁二烯 CH2=CHCH=CH2 44 、苯 66p-共軛:多電子體系:如 氯乙烯 CH2=CHCl 34等電子體系: 如 烯丙基游離基 CH2=CHCHCH2· 33缺電子體系: 如 烯丙稀基正離子 C
27、H2=CHCHCH2+ 32、供電子共軛效應(yīng)(+C)與吸電子共軛效應(yīng)(-C)。、供電子共軛效應(yīng)(+C):含有電子對(duì)的元素連在共軛鏈的一端,使共軛電子背離該含有電子對(duì)的元素離域,在共軛鍵出現(xiàn)+、 - 交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫供電子共軛效應(yīng)(+C效應(yīng))。一般存于p-共軛中。例如: 在p共軛體系中,與雙鍵相連的X是具有未共享電子對(duì)的原子或原子團(tuán)時(shí),它表現(xiàn)出供電子性能,由它所引起的使共軛體系的電子云向雙鍵方向轉(zhuǎn)移,為+C效應(yīng)。p電子朝著雙鍵方向轉(zhuǎn)移,呈供電子效應(yīng)(+C)。鹵素,羥基,氨基,碳負(fù)離子等與雙鍵直接相連時(shí),X. O. N .C等原子的孤對(duì)電子對(duì)與鍵共軛。由于是由一個(gè)原子向共軛體系提供兩個(gè)電子,相當(dāng)于
28、使電子密度增大,所以有給出電子的能力,稱為+C效應(yīng)。一些原子或原子團(tuán)的+C效應(yīng)強(qiáng)度順序:-F > -Cl > -Br > -I ; -OR > -SR ; -O- > -S- ; -O- > -OR > - +OR2 ; -NR2 > -OR > -F、吸電子共軛效應(yīng)(-C): 電負(fù)性大的元素接在共軛鏈的端上,使共軛電子向電負(fù)性大的元素端離域,在共軛鍵出現(xiàn)+、 - 交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫吸電子共軛效應(yīng)(-C效應(yīng))。一般存于共軛中。 C=O、C=NH、CN連在共軛鏈的端上,有-C效應(yīng)。強(qiáng)弱:C=O C=NHC=C ;=O > =S、靜態(tài)共軛效
29、應(yīng)(Cs,分子固有的)與動(dòng)態(tài)共軛效應(yīng)(Cd,反應(yīng)的瞬間);例如:1,3丁二烯:基態(tài)時(shí)靜態(tài)共軛效應(yīng)Cs表現(xiàn)為體系能量降低,電子云分布趨于平均化,鍵長(zhǎng)趨于平均化。例如:Cd反應(yīng)時(shí)有外界電場(chǎng)的影響,電子云沿共軛體系發(fā)生轉(zhuǎn)移,而出現(xiàn)電荷正負(fù)交替分布的狀況。、超共軛效應(yīng)(C)其特點(diǎn)是:答:A。(3),p超共軛C(CH3)3在苯環(huán)上的定位效應(yīng)及致活效應(yīng)均小于CH3,是由于CH3與苯環(huán)有3個(gè)超共軛效應(yīng)。p超共軛可用來(lái)解釋游離基及碳正離子的穩(wěn)定性次序。例如,(4)、超共軛效應(yīng)(C):、超共軛效應(yīng)的定義:凡是-碳原子上C-H鍵與鍵或p空軌道(或帶一個(gè)單電子的p軌道)之間產(chǎn)生微弱重疊(部分軌道重疊),形成一個(gè)整體
30、的共軛叫超共軛效應(yīng)。但這種電子效應(yīng)不如共軛效應(yīng),這是一種弱的電子效應(yīng)。、-超共軛效應(yīng):-碳原子上C-H鍵與鍵的p軌道可側(cè)面交蓋,鍵的電子偏離原來(lái)的軌道,傾向于鍵規(guī)定。例如:, + - + - + - 結(jié)果使C-C變短,-CH鍵的數(shù)目越多,超共軛效應(yīng)越強(qiáng),相應(yīng)的烯烴就越穩(wěn)定。若應(yīng)用-超共軛效應(yīng),則不僅說(shuō)明甲基是推電子的,同時(shí)加深了對(duì)這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的深入理解。再如,丙烯的甲基比丙烷的甲基活潑的多,在液氨中丙烯中甲基的H易被取代,丙烷中甲基的H不易被取代。 、p超共軛效應(yīng):當(dāng)烷基與正離子或游離基相連時(shí),C-H上電子云可以離域到空的p空軌道或有單個(gè)電子的p軌道上,使正電荷和單電子得到分散,從而體系趨于穩(wěn)
31、定,稱做-p超共軛體系。例如:乙基碳正離子即為-p超共軛體系 -碳原子上C-H鍵與p空軌道(或帶一個(gè)單電子的p軌道)有微弱交蓋,電子離域。能形成p超共軛效應(yīng):一般是碳正離子和碳自由基。參加-p超共軛的-碳原子上C-H數(shù)目越多,正電荷越容易分散,碳正離子就越穩(wěn)定。自由基德單電子容易分散,碳自由基就越穩(wěn)定。例如:碳正離子的穩(wěn)定性:(CH3)3C+ (CH3)2CH+ CH3CH2+ CH3+碳自由基的穩(wěn)定性:(CH3)3C · (CH3)2CH · CH3CH2 · CH3 ·特點(diǎn):超共軛效應(yīng)只存在于含C-H鍵的粒子中,且是供電子效應(yīng)即+C效應(yīng),強(qiáng)度與C-H鍵數(shù)目成正比;作為給(或斥)電子基團(tuán),產(chǎn)生供電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I),強(qiáng)度與C-H鍵數(shù)目成正比。RCH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CHHK相對(duì)1009287736.8例如1:例如2:馬氏規(guī)則 這也是起主導(dǎo)作用(5)、共軛效應(yīng)對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響:、酸堿性:影響羧酸的酸性大小。而醇羥基中無(wú)共軛效應(yīng),其酸性極弱。通常降低胺的堿性:芳香胺比脂肪胺堿性弱、加成方向:烯鍵末端具有親核性,反應(yīng)為親電加成反應(yīng)。-
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