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文檔簡介
1、實(shí)用文案化學(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。HfCl2、共價(jià)鍵的極性主要決定于:(1)成鍵原子的相對電負(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CH3-CH2-C1中的CC鍵卻是極性的。CH3ACH2-C1H2C=CH-CH3二、電子效應(yīng):電子效應(yīng)是指電子云密度分布的改變對物質(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)和共軻
2、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: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(b鍵和鍵)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。R3C-YR3c-HR3cZ(+I)I=0(-I)Y:供電基標(biāo)準(zhǔn)Z:吸電基標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案例如2:CH3*-CH2-ClH2C=CH-CH3(即原子或原子團(tuán)的電負(fù)性大?。?、誘導(dǎo)效應(yīng)的相對強(qiáng)度,取決于基團(tuán)吸電
3、子能力或供電子能力的大小。(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+一OR2+一SR2鹵素原子,如:一F、一Cl、一Br、一I;帶氧原子或氮原子的基團(tuán),如:一NO2、=C=O、一COOH、一OR、一OH、一NR2、=NR等;芳香族或不飽和燒基,如:一C6H5、一CWR、一CR=CR2等。、給(或供)電子基團(tuán):產(chǎn)生供電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I)主要是飽和脂肪燒基,如:一CR3、一CHR2、一CH2R、一CH3等。帶負(fù)電荷的基團(tuán)具有高度給電子性,如:一O-、一S-、-COO等;(2)、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)(Is)的相對強(qiáng)度:電負(fù)性越大的基團(tuán)或
4、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作用減小(+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:+NR3>+NH3>NO2>CN>COOH>F>Cl>Br>I>COOR>OCR>OH>一C三CR>C6H5>CH=CH2>(H)>CH3>C2H5>CH(CH3)2>C(CH3)3>COO>O-等;H以前的為吸電子基團(tuán)具有一I效應(yīng);H以后的為供電子基團(tuán)具有+I效應(yīng)。3、誘
5、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;b鍵仍是b鍵,冗鍵仍是冗鍵。(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。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案555+85+例如:FCCH2CH2CH2CH2CI,其中g(shù)表示微小,gg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
6、時(shí)互減。例如:一I效應(yīng):一CF3>CHF2>CH2F+I效應(yīng):一C(CH3)3>CH(CH3)2>C2H5>CH3>H(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:一CCR>-CR=CR2>-CR2-CR3,=O>OR,小>=NR>NR2O即:s成分越多,電負(fù)性越大,-I效應(yīng)越強(qiáng)。sp>sp2>sp3+【例1】一CH3、一CH2CI、一Cl、一O-、-N(CH3)3吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(一I)大小順序如何?【例2】比較ClCH2COOH(I)、CH3COOH(n)、CH3CH2COOH(出)三種
7、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),與外電場無關(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(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)。但對反應(yīng)方向影響極大。Id對反應(yīng)起致活作用。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案OH-接近時(shí),產(chǎn)生IdCH3NO2中,NO2的-|s使C-H極化具有一定的酸性,但卻不能電離出質(zhì)子。當(dāng)效應(yīng)才使其離解。0"N+-CH/-O(-Is,+C
8、9;)2CH2-H-OH-ON+CH2-+H2O-O5、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)稱為場效應(yīng)。場效應(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)和場效應(yīng)總稱為極性效應(yīng)。OIIC.飛”IIO、HpKai1.92(-I,場效應(yīng),有利于第一質(zhì)子的離去)OIIH飛/'0.H.C-.-O/HCIIOpKa26.59(+I,場效應(yīng),不有利于第質(zhì)子的離去)6、誘導(dǎo)效應(yīng)對物質(zhì)性質(zhì)的影響:(1)、對反應(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。基為供電基)(2)、對化
9、合物酸性的影響:竣酸的酸性主要取決于OH鍵離解的傾向以及共軻堿的穩(wěn)定性,而誘導(dǎo)效應(yīng)對兩者均有影響。凡是煌基上帶吸電基時(shí)將增加竣酸的酸性,帶供電基時(shí)減小其酸性。例如:Cl-CH2-c-O-H酸性增加H3cOIICH2-CfOjH酸性減低(3)、對化合物堿性的影響:標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案化合物堿性的強(qiáng)弱注要取確與N原子孤對電子的電子云密度的大小,凡是煌基上帶吸電基時(shí)將減少其堿性,帶供電基時(shí)增加其堿性。(二)、共軻效應(yīng):1、共軻體系:包含三個(gè)或三個(gè)原子以上的兀鍵叫共軻兀鍵,此體系叫共軻體系。CH2=CHC=N兀-兀共軻:p-兀共軻:兀鍵與具有p軌道的原子直接相連的體系CH2=CHClCH2+CH2=CHC
10、H22、共軻效應(yīng)(C效應(yīng)):(1)、共軻效應(yīng)(C效應(yīng))的定義在共軻體系中由于兀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,這種在共軻體系中原子之間的相互影響的的電子效應(yīng)叫共軻效應(yīng)。(2)特點(diǎn):、電子離域化,鍵長平均化,電子云趨向平均化。、分子能量降低,分子更穩(wěn)定。、對稱體系,電子云平均分布;不對稱體系,電子云正負(fù)(8+、S-)交替分布。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案(3)分類:、兀-兀共軻與p-兀共軻;兀-兀共軻的結(jié)構(gòu)特征:不飽和鍵一單鍵一不飽和鍵(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口44、苯口66p-兀共軻的結(jié)構(gòu)特征:與雙鍵碳原子直接相連的
11、原子有未成鍵p軌道多電子體系:如氯乙烯CH2=CHCl口34等電子體系:如烯丙基游離基CH2=CH-CH-CH2口33缺電子體系:如烯丙稀基正離子CH2=CHCHCH2+口32標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案、供電子共軻效應(yīng)(+C)與吸電子共軻效應(yīng)(-C)。I、供電子共軻效應(yīng)(+C):含有電子對的元素連在共輾鏈的一端,使共輾電子背離該含有電子對的元素離域,在共輾鍵出現(xiàn)8+、S-交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫供電子共軻效應(yīng)(+C效應(yīng))。一般存于p-兀共軻中。CH2=CH-Cl例如:(+C)在p兀共軻體系中,與雙鍵相連的X是具有未共享電子對的原子或原子團(tuán)時(shí),它表現(xiàn)出供電子性能,由它所引起的使共軻體系的兀電子云向雙鍵方向轉(zhuǎn)移,為
12、+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等原子的孤對電子對與冗鍵共輾。由于是由一個(gè)原子向共軻體系提供兩個(gè)電子,相當(dāng)于使兀電子密度增大,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>-Fn、吸電子共軻效應(yīng)(-C):標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案電負(fù)性大的元素接在共輾鏈的端上,使共輾電子向電負(fù)性大的元素端離域,在共輾鍵出現(xiàn)8+、言交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫吸電子共
13、軻效應(yīng)(-C效應(yīng))。一般存于兀一兀共軻中。OoCH2=CHCH=O(-C)C=O、C=NH、CK連在共軻鏈的端上,有-C效應(yīng)。強(qiáng)弱:C=O>C=NH>C=C;=O>=S、靜態(tài)共軻效應(yīng)(Cs,分子固有的)與動(dòng)態(tài)共軻效應(yīng)(Cd,反應(yīng)的瞬間);例如:1,3-丁二烯:基態(tài)時(shí)靜態(tài)共輾效應(yīng)Cs表現(xiàn)為體系能量降低,電子云分布趨于平均化,鍵長趨于平均化。例如:Cd反應(yīng)時(shí)有外界電場的影響,電子云沿共軻體系發(fā)生轉(zhuǎn)移,而出現(xiàn)電荷正負(fù)交替分布的狀況。+CH2=CHCH=CH2+H+-CH2=CHCH+CH3【例3】在CH3COC1分子中有哪一類共軻體系?A、口34B、口33C、無大鍵口D、口44(4
14、)、超共軻效應(yīng)(C'):、超共軻效應(yīng)的定義:凡是“碳原子上C-Hb鍵與兀鍵或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)整體的共軻叫超共軻效應(yīng)。但這種電子效應(yīng)不如共軻效應(yīng),這是一種弱的電子效應(yīng)。、b-兀超共軻效應(yīng):“-碳原子上C-Hb鍵與兀鍵的p軌道可側(cè)面交蓋,b鍵的電子偏離原來的軌道,傾向于兀鍵規(guī)定。HH。CH2加2HCH3-CH=CHCHCHCHCH2例如:,標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案8+8-8+6-+8-結(jié)果使C-C變短,a-CH鍵的數(shù)目越多,超共軻效應(yīng)越強(qiáng),相應(yīng)的烯煌就越穩(wěn)定。若應(yīng)用b-兀超共軻效應(yīng),則不僅說明甲基是推電子的,同時(shí)加深了對這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的深入
15、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。、bp超共軻效應(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o-p超共軻體系。例如:乙基碳正離子即為op超共軻體系a-碳原子上C-Hb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bp超共軻效應(yīng):一般是碳正離子和碳自由基。參加op超共軻的a-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
16、+>(CH3)2CH+>CH3CH2+>CH3+碳自由基的穩(wěn)定性:(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案特點(diǎn):超共軻效應(yīng)只存在于含C-Hb鍵的粒子中,且是供電子效應(yīng)即+C效應(yīng),強(qiáng)度與C-Hb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-Hb鍵數(shù)目成正比。RCH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CHHK相對1009287736.8例如1:+I小A大+C'大小給電子大A小例如2:馬氏規(guī)則這也是b兀起主導(dǎo)作用5個(gè)aC-HS+S-CHkCH二CHCH2CH3CH3-CHCH2CH2CH3+
17、(主要,穩(wěn)定)Br-BrCH3CHCH2CH2CH3主要CH3CH2CHCH2CH34個(gè)aC-H(次要,不太穩(wěn)定)CH3CH2CHCH2CH3Br次要(5)、共軻效應(yīng)對化學(xué)性質(zhì)的影響:、酸堿性:影響竣酸的酸性大小。O)rRC-O-HR-C+H+O-0.5標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案而醇羥基中無共軻效應(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:NH20R_ScJnh28+48+CH3CH-CH2+HX-CH3-CH2CH3X-»CH3CHCH3烯鍵末端具有親核性,反應(yīng)為親電加成反應(yīng)。+-CH2=CHCH=0+NaHSO3CH2CH2CH=0Na+-*I-S03-C效應(yīng)使烯酮具
18、有親電性,反應(yīng)為親核加成反應(yīng)。3、共軻效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)的比較:(1)、共軻效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)的異、同:誘導(dǎo)效應(yīng)共軻效應(yīng)(兀-兀共軻與p-兀共軻)起因原子電負(fù)性差異(鍵的極性)共輾存在只要在0鍵共物體系傳遞方式(靜電)誘導(dǎo)共輾傳遞路線沿b單鍵沿共輾鏈傳遞距離短(迅速減弱)第三個(gè)鍵極弱,遠(yuǎn),共軻鏈的一端到另一端,電荷分布只出現(xiàn)一個(gè)偶極正負(fù)電荷交替標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案濟(jì)-AcACH3,CHCHCHCH2SB濟(jì)B卷B+例如:CH3-CH2-CH2-CH2-Cl(2)、強(qiáng)弱比較:在共軻體系中各種共軻效應(yīng)對分子影響的相對強(qiáng)度:兀-兀共軻p-兀共軻第兀超共軻效應(yīng)>誘導(dǎo)效應(yīng)I一般:0>I注意:鹵苯中,-I&
19、gt;+C(因?yàn)辂u原子體積大,與苯環(huán)共軻效果差)三、空間位阻效應(yīng):1、空間位阻效應(yīng)的定義:位阻效應(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)對竣基碳原子的進(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
20、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)中空間位阻會(huì)降低其催化活性。例如4:不同的醇與異鼠酸醋反應(yīng)活性也不同,2030C,伯醇和異氟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,有一標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案個(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)中簡寫為en)易生成二乙二胺合銅(II)離
21、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,不能生成Cu(tmen)22+??臻g阻礙一般會(huì)降低反應(yīng)速率,例如6:在澳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。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案化學(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
22、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。HZ12、共價(jià)鍵的極性主要決定于:(1)成鍵原子的相對電負(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CH3-CH2-C1中的C-C鍵卻是極性的。CH3CH2-C1H2C=CHCH、電子效應(yīng)電子效應(yīng)是指電子云密度分布的改變對物質(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)和共軻效應(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(b鍵和鍵)按一定
23、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)。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案誘導(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。R3C-YR3cR3CjZ(+I)Y:供電基I=0標(biāo)準(zhǔn)(-I)Z:吸電基例如2:CH3-CH2-C1H2C=CHCH3、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)的相對強(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)(-
24、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:一F、一C1、一Br、一I;帶氧原子或氮原子的基團(tuán),如:一NO2、=C=O、-COOH、一OR、一OH、一NR2、=NR等;芳香族或不飽和燒基,如:一C6H5、一CWR、一CR=CR2等。、給(或斥)電子基團(tuán):產(chǎn)生供電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I)主要是飽和脂肪燒基,如:一CR3、一CHR2、一CH2R、一CH3等。帶負(fù)電荷的基團(tuán)具有高度給電子性,如:一O-、一S-、-COO一等;(2)、靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)(Is)的相對強(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
25、低,-I作用減小(+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衡量。各基因吸(給)電子次序如下:F,Cl,Br,I,OCH3,OH,C6H5,CH=CH2,H,CH3,一C2H5,CH(CH3)2,標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案一C(CH3)等;價(jià)鍵不飽和度愈大,吸電子性愈強(qiáng),如:一CCR>-CR=CR2>-CR2-CR3,=O>OR,小>=NR>NR20即:s成分越多,電負(fù)性越大,-I效應(yīng)越強(qiáng)。sp>sp2>sp33、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
26、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;(7鍵仍是(T鍵,冗鍵仍是冗鍵。OII酸性增加H3c-CH2fC-OH酸性減低(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。SSg+55+例如:H3CCH2CH2CH2CH2cl,其中8表示微小,gg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。+一一N(CH3)3“【例1】一CH3、一CH
27、2CI、一Cl、一O-、)吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(一I)大小順序如何?標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案【例2】比較ClCH2COOH(I)、CH3COOH(n)、CH3CH2COOH(出)三種化合物的酸性。解:吸電子能力一Cl>-H>-CH3;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?) >(n)>(出)。4、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)稱為場效應(yīng)。場效應(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)和場效應(yīng)總稱為極性效應(yīng)OpKai1.92pKa26.59(-I,場效應(yīng),有利于第一質(zhì)子的離去)(+I,場效應(yīng)
28、,不有利于第二質(zhì)子的離去)COOHCOOHHOOC-OOCpKal3.03pKa24.54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)攻的試劑標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案Id。又稱可Id對反應(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。ON/-OCH2(-Is,+C')O+N+/-OCH2HOH-IdON+CH2-+H2O-O接近反應(yīng)物分子時(shí),因外界電場的影響使共價(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)極化
29、性,它是一種暫時(shí)性極化效應(yīng)。但對反應(yīng)方向影響極大。6、誘導(dǎo)效應(yīng)對物質(zhì)性質(zhì)的影響:(1)、對反應(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?;鶠楣╇娀?)、對竣酸酸性的影響:竣酸的酸性主要取決于OH鍵離解的傾向以及共軻堿的穩(wěn)定性,而誘導(dǎo)效應(yīng)對兩者均有影響。凡是煌基上帶吸電基時(shí)將增加竣酸的酸性,帶供電基時(shí)減小其酸性。(二)、共軻效應(yīng):1、共軻體系:包含三個(gè)或三個(gè)原子以上的兀鍵叫共軻兀鍵,此體系叫共軻體系。CH2=CHC=N兀-兀共軻:盧N;O-p-兀共軻:兀鍵與具有p軌道的原子直接相連的體系CH2=CH-Clch2+ch2=chc
30、h22、共軻效應(yīng)(C效應(yīng)):標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案(1)、共軻效應(yīng)(C效應(yīng))的定義:在共軻體系中由于兀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,這種在共軻體系中原子之間的相互影響的的電子效應(yīng)叫共軻效應(yīng)。(2)特點(diǎn):、共平面性共軻體系中各b鍵必須能在同一平面上,參與共軻的p軌道才能互相平行交疊;、鍵長平均化共輾鏈愈長,單鍵雙鍵的鍵長愈接近。苯環(huán)中鍵長完全相等;、能量降低降低的能量叫共軻能,如丁二烯為14.6kJ/mol;苯為151kJ/mol;蔡為255kJ/mol;、折射率較高紫外吸收入max變長;、共軻效應(yīng)只存在共軻體系中,而且只沿共軻體系的共軻鏈傳遞,無論共軻體系有多大
31、,C效應(yīng)都能傳遞到共軻體系末端,而且不因傳遞距離增加而減弱,在共軻體系中的原子依次出現(xiàn)電荷呈正負(fù)交替分布。(3)分類:、兀-兀共軻與p-兀共軻;兀-兀共軻:如1,3丁二烯CH2=CHCH=CH2口44、苯口66p-兀共軻:多電子體系:如氯乙烯CH2=CHCl口34等電子體系:如烯丙基游離基CH2=CH-CH-CH2口33缺電子體系:如烯丙稀基正離子CH2=CHCHCH2+口32、供電子共軻效應(yīng)(+C)與吸電子共軻效應(yīng)(-C)。I、供電子共軻效應(yīng)(+C):含有電子對的元素連在共輾鏈的一端,使共輾電子背離該含有電子對的元素離域,在共輾鍵出現(xiàn)8+、S-交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫供電子共軻效應(yīng)(+C效應(yīng))。一般
32、存于p-兀共軻中。CH2=CH-Cl例如:(+C)標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案在p兀共軻體系中,與雙鍵相連的X是具有未共享電子對的原子或原子團(tuán)時(shí),它表現(xiàn)出供電子性能,由它所引起的使共軻體系的兀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等原子的孤對電子對與冗鍵共輾。由于是由一個(gè)原子向共軻體系提供兩個(gè)電子,相當(dāng)于使兀電子密度增大,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&g
33、t;-+OR2;-NR2>-OR>-Fn、吸電子共軻效應(yīng)(-C):電負(fù)性大的元素接在共輾鏈的端上,使共輾電子向電負(fù)性大的元素端離域,在共輾鍵出現(xiàn)葭、正交替?zhèn)鬟f的現(xiàn)象叫吸電子共軻效應(yīng)(-C效應(yīng))。一般存于兀一兀共軻中。CH2=CHCH=O(-C)C=O、C=NH、CK連在共軻鏈的端上,有-C效應(yīng)。強(qiáng)弱:C=O>C=NH>C=C;=O>=S、靜態(tài)共軻效應(yīng)(Cs,分子固有的)與動(dòng)態(tài)共軻效應(yīng)(Cd,反應(yīng)的瞬間);例如:1,3-丁二烯:基態(tài)時(shí)靜態(tài)共輾效應(yīng)Cs表現(xiàn)為體系能量降低,電子云分布趨于平均化,鍵長趨于平均化。例如:Cd反應(yīng)時(shí)有外界電場的影響,電子云沿共軻體系發(fā)生轉(zhuǎn)移,
34、而出現(xiàn)電荷正負(fù)交替分布的狀況。CH2CHCH八+=CH2+H+CH2CH-CHJCH3、超共軻效應(yīng)(C')其特點(diǎn)是:標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案答:A。(3)(7-兀,bF超共軻一C(CH3)3在苯環(huán)上的定位效應(yīng)及致活效應(yīng)均小于CH3,是由于一CH3與苯環(huán)有3個(gè)(T兀超共軻效應(yīng)。(Tp超共軻可用來解釋游離基及碳正離子的穩(wěn)定性次序。例如,(4)、超共軻效應(yīng)(C'):、超共軻效應(yīng)的定義:凡是“碳原子上C-Hb鍵與兀鍵或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)整體的共軻叫超共軻效應(yīng)。但這種電子效應(yīng)不如共軻效應(yīng),這是一種弱的電子效應(yīng)。(T-兀超共軻效應(yīng):標(biāo)準(zhǔn)文檔
35、實(shí)用文案a-碳原子上C-Hb鍵與兀鍵的p軌道可側(cè)面交蓋,b鍵的電子偏離原來的軌道,傾向于兀鍵規(guī)定。HH-CCH_CH2HCH3-CHCH-CH=CHCH=CH2例如:H,3S+S-S+自-+8'結(jié)果使C-C變短,a-CH鍵的數(shù)目越多,超共軻效應(yīng)越強(qiáng),相應(yīng)的烯煌就越穩(wěn)定。若應(yīng)用b-兀超共軻效應(yīng),則不僅說明甲基是推電子的,同時(shí)加深了對這一經(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-p超共軻效應(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
36、體系趨于穩(wěn)定,稱做o-p超共軻體系。HH.CH3CH一一一'ch3例如:乙基碳正離子即為crp超共軻體系L-3a-碳原子上C-Hb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bp超共軻效應(yīng):一般是碳正離子和碳自由基。參加op超共軻的a-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):超共軻效應(yīng)只存在于含C-Hb鍵的
37、粒子中,且是供電子效應(yīng)即+C效應(yīng),強(qiáng)度與C-Hb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-Hb鍵數(shù)目成正比。RCH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CHH標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案例如1:K相對1009287736.8+I+C'給電子例如2:馬氏規(guī)則這也是b兀起主導(dǎo)作用5個(gè)aC-HCH3-CHCH2CH2CH3CHkCH'HcH2CH34(主最穩(wěn)'定)色BrCH3CHCH2CH2CH3主要CH3CH2&CH2CH3CH3CH2CHCH2CH34個(gè)aC-H(次要,不太穩(wěn)定)Br次要(5)、共軻效應(yīng)對化學(xué)性質(zhì)的影響:OII-0.5RC-OH、酸堿性:影響竣酸的酸性大小。-0.5而醇羥基中無共軻效應(yīng),其酸性極弱。通常降低胺的堿性:(O-R-C-NH2芳香胺比脂肪胺堿性弱、加成方
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