浅谈有机化合物分子中的电子效应

学院化学化工学院

专业化学

年级2010级

姓名

论文题目浅谈有机化合物中的电子效应

指导教师职称副教授

成绩

2012 年 5 月 25日

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

引言 (1)

1.诱导效应 (1)

1.1诱导效应的定义 (1)

1.1.1静态诱导效应的一般基团 (2)

1.1.2动态诱导效应的一般基团 (2)

1.2诱导效应的特点 (2)

2.共轭效应 (3)

2.1共轭效应的定义 (3)

2.2共轭效应的分类 (3)

2.3共轭效应的特点 (4)

3.场效应 (4)

结语 (5)

参考文献： (5)

浅谈有机化合物分子中的电子效应

学生姓名：学号：

化学化工学院化学专业

指导老师：职称：

摘要：电子效应贯穿整个有机化学的学习，在有机化学中有着广泛的应用，所以熟悉掌握电子效应的有关知识十分必要。本文介绍了电子效应中诱导效应、共轭效应、位阻效应的分类和特点。

关键词：电子效应；诱导效应；共轭效应；位阻效应

Abstract:the electronic effect of perforative whole studying organic chemistry, organic chemistry has a wide range of applications, so well familiar with the electronic effect of the relevant knowledge is necessary,this paper introduces the point

in effect,inductive effect ,conjugative,steric effect on the classification.

Keywords : electronic effect; inductive effect; conjugative effect;steric effect

引言

在有机化学的学习中我们应该都碰到了这样或那样的问题,有些问题的答案需要我们死记硬背,但有些问题的解答则有章可循。比如亲电加成的方向性,芳香族化合物的酸性,消去反应的方向性等,只要我们掌握了电子效应在这些反应中所起的作用,那么这类问题便迎刃而解了。那么电子效应到底在有机化学中扮演着一个怎样的角色呢?

在有机化合物分子中，由于原子与原子、原子与基团、化学键与电子云发生一定程度上的基团与基团的移动，这种作用称为有机化合物的电子效应，也称极性效应，主要包括诱导效应、共轭效应及场效应。

1诱导效应

1.1诱导效应的定义

由于成键原子的电负性不同，引起电子云沿着σ键链按一定方向移动，也就是键的极性沿着键链依次通过静电诱导传递的效应，成为诱导效应，简称I效应。诱导传递的方向是以C-H键的极性为标准的。比氢的电负性大的原子或基团，属于亲电子基或吸电子基，它的诱导效应称为吸电子效应，常以-I表示；反之则属于给电

子基或斥电基，它的诱导效应为给电子诱导效应，常以+I 表示。 1.1.1静态诱导效应的一般基团

常见的具有+I 效应的基团及其强弱顺序有：

―O ― ＞ (CH 3)3C ― ＞ (CH 3)2CH ― ＞ CH 3CH 2― ＞ CH 3― ＞ D ―

常见的具有－I 效应的基团及其强弱顺序有：

―CN>―NO 2 ＞ ―F ＞ ―Cl ＞ ―Br ＞ ―I ＞ RO ― ＞ C 6H 5― ＞ CH 2=CH ― 诱导效应的作用以取代基的性质、数目及距离有关,根据实验测得，各种基团的吸电子能力顺序为：

-NR 3>-NO 2>-CN>-COOH>-COOR>->C=O>-F>-Cl>-Br>-I>-OCH 3>-OH>-C 6H 5>-CH=CH 2>-H>-CH 3>-CH 2CH 3>-CH(CH 3)2>-C(CH 3)

H 前面的基为吸电子基，H 后面的为给电子基。这个顺序是近似的，当这些基团连到不同母体化合物上，母体化合物中其他基团不同，互相作用结果会使他们的诱导效应有所改变。具有+I 效应的除烷基外，还有少数负离子，如- O-,- COO-等带有一个过量负电荷的基团也表现出+I 效应，他们比烷基的+I 效应强。 1.1.2动态诱导效应的一般基团

以上讨论的效应是在静态（基态）时的情况，即静态诱导效应。当发生化学变化时，因外界电场的影响，共价键的电子云分布将发生变化，建的极性也会有所改变，这种现象称为动态诱导效应。静态和动态诱导方向在多数情况下是一致的，但往往由于起因不同，导致两者的结果不同，因为当发生反应时，电子要向着有利于反应进行的方向移动。如碳卤键的极性大小为：C-F>C-Cl>C-Br>C-I,但当卤烷进行亲核取代反应时，其相对活性大小则为：C-I>C-Br>C-Cl 。这是因为在同族元素中，随着原子序数增大，电负性降低，其电子云受到的核的约束也相应减弱，所以极化性增大，反应活性也增强，这是动态诱导起着主要作用。 1.2诱导效应的特点

在同周期元素中，动态诱导效应随着原子序数的增大而减弱。这是因为电负性增大，使电子云受到的核的约束相应增强，所以极化性减弱，反应活性降低，如-CR 3>-NR 2>-OR>-F 。

对同一元素的原子，共价电子的活性将因负电荷的存在而增大，因正电荷的存在而降低。因此动态诱导效应的相对强弱为-O->-OR>- +OR 2。

同一种中性原子的动态效应与其电子云密度有关，电子云密度较大的，其动态

诱导效应也较强，如-C(CH

3)

3

>-CH(CH

3

）

2

>-CH

2

CH

3

>-CH

3

。

π键的极化度大于σ键，若原子的饱和程度不同，则动态诱导效应也因不饱和键的存在而增大，如=NR>-NR

2

。

静态诱导效应是分子固有的性质，它可以促进反应的进行，也可以阻碍反应的进行。而动态诱导效应是由反应试剂引起的，所以它总有助于反应的进行。因此，在反应过程中，动态因素往往起主导作用。

2共轭效应

2.1共轭效应的定义

体系中各个σ键都在同一个平面上，参加共轭的P轨道互相平行而发生重叠，形成分子轨道。由于分子内原子之间的相互影响，引起电子云密度平均化，体系能量降低的现象，称为共轭效应，又称电子离域效应。

2.2共轭效应的分类

共轭（π-π，ρ-π）和超共轭（σ-π，σ-ρ）的最大特点是分子共平面和电子云平均化。不共面的分子中的（π-π，σ-π）以及（ρ-π），（σ-ρ）一般不能发生共轭现象。如：C-H 的σ轨道与ρ或π轨道不能发生交盖，丙二烯的两个双键也不能发生交盖。相对强弱：π-π＞σ-π＞＞ρ-π＞σ-ρ。

共轭效应一定存在于共轭体系中，共轭体系有以下几类：

（1）π－π共轭，如：

CH

2=CH－CH=CH

2

CH

2

=CH－C≡N

（2）p－π共轭，如：

CH

2=CH－CH

2

+ CH2=CH－CH

2

－ CH

2

=CH－CH

2

－

（3）σ－π共轭，如：

H

3C－CH=CH

2

（4）σ－p共轭，如：

(CH

3)

3

C· (CH

3

)

3

C·

共轭效应是通过π电子（或p电子转移)沿共轭链传递，只要共轭体系没有中断，如π－π共轭体系只要共平面，其共轭效应则一直可以沿共轭链传递至很远的距离。如：