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如何理解电子效应

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如何理解电子效应_第1页
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如何理解电子效应1. 什么是吸电子基团(原子),供电子基团(原子) 以H为比较原则,电负性比H大的,就称为吸电子基团(原子),如―CN,―NO2 , -CHO, -COOH,―F , ―Cl , ―Br ,―I , RO― ,C6H5― , CH2=CH―电负性比H小的,就称为供电子基团(原子), 如 (CH3)3C― , (CH3)2CH―, CH3CH2― , CH3―2. 电子效应定义: 当有机分子中的H被吸电子基团(原子)或供电子基团(原子)取代时,就会使有机分子中某些部分的电子云密度分布发生变化,这种作用就称为电子效应2. 电子效应分类 电子效应分为诱导效应和共轭效应3. 诱导效应 当有机分子中的H被吸电子基团(原子)或供电子基团(原子)取代时,电负性的差别导致单键或双键的电子云密度发生偏移(移向电负性较大的原子),这种影响单键或双键的电子云密度分布的作用,叫做诱导效应诱导效应的成果导致电负性较大的原子电子云密度大,电负性较小的原子电子云密度小如甲烷中的H被氯取代 氯的电负性大,导致碳氯键成键电子向氯偏移,成果使碳上的电子云密度变小(与甲烷比较), 氯原子上的电子云密度变大。

诱导效应可以传递,但随碳链的增长会削弱: 如上述的1-氯甲烷,碳氯之间的诱导效应可以传递到三个碳氢键之间,使三个碳氢键的成键电子云都偏向碳,成果使三个碳氢键的极性变大(与甲烷中碳氢键的极性比较)再如:氯乙烷氯的电负性大,导致碳氯键成键电子向氯偏移,成果使1位碳上的电子云密度变小,1位碳吸引和它相连的其她成键电子,导致2位碳上的电子云密度也变小,但变小的限度要弱于1位碳2位碳又吸引和它相连的其她成键电子,成果导致β-H上的电子云密度减少, 和乙烷中的C-H键相比,上述氯乙烷中β C-H键的极性增大,β-H活性增长也就是说C-Cl键之间的诱导效应沿碳链传递到1位碳和2位碳之间,1位C-H之间,又传递到2位C-H之间,使β C-H键极性增大,易异裂,氯代烃可以发生消除反映又如:乙醇 羟基的电负性大,导致碳氧键成键电子云向氧偏移,成果使1位碳上的电子云密度变小,1位碳吸引和它相连的其她成键电子,导致2位碳上的电子云密度也变小,2位碳又吸引和它相连的其她成键电子,成果导致β C-H键的极性增大(与乙烷中的C-H键相比),使β C-H键易异裂,醇也可以发生消除反映再如:乙醛吸电子的醛基导致C1和C2键成键电子向C1偏移,成果使2位碳上的电子云密度变小,2位碳又吸引和它相连的其她成键电子,成果导致α C-H键的极性增大(与乙烷中的C-H键相比),使 α C-H键易异裂,乙醛可以发生由活泼α -H引起的反映,如氯仿反映和羟醛缩合反映。

诱导效应可以叠加:如:, 当乙烷上的氢被1个氯取代时,诱导效应导致C1-C2键的成键电子向1位碳偏移,C1-C2键成为极性键当乙烷上的氢被2个氯取代时,C1-C2键所受到的诱导效应为2个氯的诱导效应的总和,即C1-C2键极性增大当乙烷上的氢被3个氯取代时,C1-C2键所受到的诱导效应为3个氯的诱导效应的总和,即C1-C2键极性最大同理,最后一种化合物的2位C-H键的极性最大第二个化合物的1位C-H键的极性不小于第一种化合物 又如: 我们来看一下这三种物质中1位C-H键的极性大小,第一种物质由于醛基的吸电子诱导效应,导致1位C-H键的极性与烷烃中C-H键的极性相比增长,当1位H 被1个氯取代时,氯的诱导效应和醛基的诱导效应叠加使1位C-H键的极性增大当1位H 被2个氯取代时,2个氯的诱导效应和醛基的诱导效应叠加使1位C-H键的极性更大C-H键的极性越大,越容易异裂,H的活性越大,越容易被摘去,换句话,就是H的酸性大上面讲的是诱导效应对单键的影响,下面将讲一下,诱导效应对双键或三键的影响当乙烯分子中的氢被甲基取代后,就是丙烯甲基为供电子基,导致双键电子云密度向1位碳偏移,成果使1位碳电子云密度变大,2位碳电子云密度变小。

亲电试剂(如H+)容易攻打1位碳当乙烯分子中的氢被氰基取代后,就是丙烯腈CH2=CH-CN氰基为吸电子基,导致双键电子云密度向2位碳偏移,成果使2位碳电子云密度变大,1位碳电子云密度变小亲电试剂(如H+)容易攻打2位碳4. 诱导效应的分类:吸电子的诱导效应和供电子的诱导效应 由吸电子的基团引起的诱导效应称为吸电子的诱导效应由供电子的基团引起的诱导效应称为供电子的诱导效应如:由烷基引起的诱导效应为供电子的诱导效应由氰基引起的诱导效应为吸电子的诱导效应5. 共轭效应 分子的内部因素或外部因素导致大Π键(三个或三个以上的P轨道形成的键)的电子云密度发生偏移,这种影响大Π键的电子云密度分布的作用,叫做共轭效应共轭效应的成果导致大Π键上的电子云密度不再均匀化,而是浮现疏密交替的现象共轭效应随碳链的增长不会削弱如:丙烯醛 在丙烯醛的Π-Π共轭体系中,三个C和一种O各提供一种电子参与形成大Π键,但O的电负性比C大,故使整个大Π键的电子云密度向O偏移,成果导致O和3位的电子云密度比2位和4位大(注:O和3位的电子云密度相似,2位和4位的电子云密度相似)再如:氯乙烯在氯乙烯的p-Π共轭体系中,氯提供两个电子,2个C提供一种电子参与形成大Π键,氯因提供两个电子对于整个大Π键是供电的,故使整个大Π键的电子云密度向3位C偏移,成果导致Cl和3位C的电子云密度比2位C大(注:Cl和3位C的电子云密度相似)。

再如:苯酚 在苯酚的p-Π共轭体系中,氧提供两个电子,苯环6个C提供一种电子参与形成大Π键,氧因提供两个电子对于整个大Π键是供电的,故使整个大Π键的电子云密度向苯环偏移,成果导致苯环的电子云密度比苯上的电子云密度增大,且使酚羟基邻对位电子云密度比间位大上面讲的是内部因素对大Π键的影响,下面将讲一下,外部因素对大Π键的影响,如:1,3- 丁二烯 CH2=CH-CH=CH2在1,3- 丁二烯的Π-Π共轭体系中,4个C各提供一种电子参与形成大Π键,大Π键上的电子云密度很均匀,也就是4个碳上的电子云密度是同样的,但当质子氢接近1,3- 丁二烯时,由于质子H的亲电性,使整个大Π键的电子云密度向H+偏移,大Π键上的电子云密度不再平均,成果导致1和3位C的电子云密度比2位C和4位C大(注:1和3位C的电子云密度相似,2位C和4位C的电子云密度相似)6. 共轭效应的分类:吸电子的共轭效应和供电子的共轭效应 由吸电子的基团引起的共轭效应称为吸电子的共轭效应由供电子的基团引起的共轭效应称为供电子的共轭效应如:由丙烯醛中的氧引起的共轭效应为吸电子的共轭效应由氯丙烯中的氯引起的共轭效应为供电子的共轭效应。

注:在诸多状况下,诱导效应和共轭效应同步存在一般状况下,共轭效应不小于诱导效应。

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