诱导及共轭效应 取代基的影响
电子效应
电子效应电子效应：取代基不同而对分子性质产生的影响。
取代基效应可以分为两大类。
一类是电子效应，包括场效应和诱导效应、共轭效应。
电子效应是通过键的极性传递所表现的分子中原子或基团间的相互影响，取代基通过影响分子中电子云的分布而起作用。
另一类是空间效应，是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间效应也对化合物分子的反应性产生一定影响。
由于取代基的作用而导致的共有电子对沿共价键转移的结果。
诱导效应：当电负性不同的两个原子结合时，共价键就有一定的极性，再多原子分子中，这种极性会通过静电诱导作用而影响到它的相邻部分，使成键电子云偏移到电负性较大部分。
双原子分子：多原子分子：这种由于原子或基团电负性的影响沿着分子中的键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应称为诱导效应（inductive effects ）或I 效应。
这种效应如果存在于未发生反应的分子中就称为静态诱导效应。
诱导效应的传导是以静电诱导的方式沿着单键或重键传导的，只涉及到电子云密度分布的改变，引起键的极性改变，一般不引起整个分子的电荷转移、价态的变化。
这种影响沿分子链迅速减弱，实际上，经过三个原子之后，诱导效应已很微弱，超过五个原子便没有了。
诱导效应的方向：诱导效应的方向以氢原子作为标准。
-氯代乙酸的酸性。
氯原（位阻效应） 空间效应 取代基效应 空间传递场效应 (σ， π)( π-π, (σ- π,σ- p) 诱导效应 共轭效应 超共轭效应 电子效应 -+++¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦ÄC X B AA B C ¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä¦Ä+++-Y CX C H C Y _I ЧӦЧӦI +±È½Ï±ê×¼子取代越多，酸性越强。
取代基效应对有机物酸碱性的影响
取代基效应对化合物酸碱性的影响摘要：取代基效应是有机结构理论的重要组成部分并且对化合物物理性质和化学性质有着重大的影响，本文通过取代羧酸的酸性比较以及胺类物质的碱性比较来阐述取代基效应在化合物酸碱性方面的影响。
关键词：诱导效应、共轭效应、空间效应、邻位效应、溶剂化作用取代基效应对有机化合物酸碱性的影响归纳起来有两个方面：（1）电子效应，包括诱导效应、共轭效应和场效应。
电子效应是通过影响电子云的分布，改变分子失去质子和得到质子的能力，从而影响有机物酸碱性（2）空间效应，是由于取代基的大小或形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间拥挤程度在一定方面影响了结合质子的能力。
下面就以取代羧酸和胺类物质中的几个经典案例来剖析一下取代基效应的影响。
（一）取代羧酸的酸性比较酸性大小简单来说就是化合物给出质子的能力，越容易离解出质子酸性就越强。
先来比较几个脂肪取代羧酸的酸性：查pKa表可知运用电子效应的理论来解释就是：主要受诱导效应的影响，烃基为给电子基团，羟基和氯原子为强烈的吸电子基团，其中氯的吸电子能力比羟基更强；烃基的给电子作用使得羧基上的质子不易离去因此酸性最弱，而羟基和氯原子的吸电子作用将羧基上的电子“拉扯”过来，使得质子容易离去，其中氯原子的“拉扯”能力更强因此酸性更强。
同时，诱导效应沿着碳链传递越远作用越弱，所以邻取代的羟基酸酸性更强再来比较几个芳香取代羧酸的酸性：相应的解释则是：硝基连在苯环上具有强烈的吸电子作用，对苯环的邻对位具有吸电子的诱导效应以及吸电子的共轭效应，对苯环间位只有吸电子的诱导效应；而氨基与羟基连在苯环邻对位上具有吸电子的诱导效应以及供电子的共轭效应，其中以共轭效应为主，并且氨基的供电子效应更强（因为氧的电负性比氮更加强，吸附电子的能力更强）。
当羧基连到苯环上时，硝基吸电子作用使得羧基的质子更易离解，氨基和羟基的供电子作用使得羧基的质子不易离解，因此硝基苯甲酸强于氨基苯甲酸强于羟基苯甲酸。
诱导效应和共轭效应汇总
• 取代基效应：取代基不同而对分子性质产生不同的影响。 • 取代基效应可以分为两大类。 • 一类是电子效应，包括场效应和诱导效应、共轭效应。
另一类是空间效应，是由于取代基的大小和形状引起分 子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间效应也对化合 物分子的反应性产生一定影响。
1.诱导效应
δ-
δ+
不饱和程度增大，吸电的诱导效应增强。
=O > —OR ≡N > =NR > —NR2
当某个外来的极性核心接近分子时，能够改变 共价键电子云的分布。 由于外来因素的影响引起分子中电子云分布状 态的暂时改变，称为动态诱导效应，用Id表示。
A:
[X]+去去去 B
去[X]+去去去
正常状态(静态)
A:
B[X]+
YA
δδ+
δδδ+
B
C
由于原子或基团电负性的影响沿着分子中 的键传导，引起分子中电子云按一定方向转 移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应 称为诱导效应（inductive effects）或I效应。
这种效应如果存在于未发生反应的分子中 就称为静态诱导效应，用Is表示。
诱导效应的传导是以静电诱导的方式沿着单键或重 键传导的，只涉及到电子云密度分布的改变，引起 键的极性改变，一般不引起整个分子的电荷转移、 价态的变化。 这种影响沿分子链迅速减弱，实际上，经过三个原 子之后，诱导效应已很微弱，超过五个原子便没有 了。如：
—OR > —SR > —SeR > TeR ；
—O– > —S– > —Se– > —Te –
带负电荷的元素将具有相对更强的+C效应：
有机化学中的电子效应
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：δ+ C C X δC C 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+ δCH3—CH2—CH2→Cl 1．静态诱导效应（Is）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。
影响红外光谱吸收频率的因素
3
2.电子效应
诱导效应
它们都是由于
电子 效应
中介效应
化学键的电子 分布不均匀引
起的。 共轭效应
4
〔1〕诱导效应〔I效应〕
由于取代基具有不同的电负性，通过静 电诱导作用，引起分子中电子分布的变化， 从而使基团的特征频率发生了位移。
随着取代原子电负性的增大或取代数目 的增加，诱导效应越强，吸收峰向高波数移 动的程度越显著。
9
4.氢键
氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸 缩振动频率降低。游离羧酸的C=O键频率出现在 1760cm-1左右，在固体或液体中，由于羧酸形成 二聚体， C=O键频率出现在1700 cm-1 。
分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度 影响较大。
10
5.振动的偶合 分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。
①物态效应 ②溶剂效应
12
①物态效应 正己酸的红外光谱
a 蒸气(134℃) b 液体(室温)
例 如 ， 异 丙 基 的 两 个 甲 基 同 时 和 一 个 碳 原 子 相 连 ， 由于含有孤对电子的原子的共轭作用，使C=O上的电子云更移向氧原子，C=O双键的电子云密度平均化，造成C=O键的吸收频率向低波
数位移。
由于相互偶合作用引起甲基对称振动分裂为二，出现在 它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的。
影响红外光谱吸收频率的因素
2
1. 质量效应
由质量不同的原子构成的化学键，其振 动频率是不同的。X－H：
当X是同族元素时，随质量增大频率明显 变小。如波数C-H>Si-H>Ge-H>Sn-H
当X是同周期元素时，随原子序数的增大 频率反而升高。如波数F-H比C-H大1000cm－1
诱导效应、共轭效应对化合物性质的影响
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。
有机化学电子效应
一、 诱导效应——由于分子中电负性不同的原子或基团 的影响使整个分子中成键的电子云沿分子链(共价键)向一 个方向偏移，使分子发生极化的现象。(P314)
诱导效应
吸电子诱导效应(-I ) 供电子诱导效应(+I )
H
H
H
H
ddd+ dd+
d+
C
g
C
b
Ca
dHF
H
H
H
诱导效应中电子偏移的方向以C—H键中H作为比较标准.
特点
I 静电极性 沿碳链传递 +I 和-I
单向极化 短程作用
极性交替，远程作用
C 电子离域 沿共轭链传递 +C 和-C
键长平均化
内能降低
谢谢观赏
——C X
——C——H
—— C Y
-I 效应
比较标准
+I 效应
如果取代基X的电负性大于H,X具有吸电子性，故称为吸 电子基。由它引起的诱导效应叫做吸电子诱导效应, 用-I 表示。
如果取代基Y的电负性小于H,Y具有斥电子性，称为斥电 子基。由它引起的诱导效应叫做供电子诱导效应，用+I表 示。
常见原子或基团的诱导效应强弱次序 为： 吸电诱导效应（–I）：-NO2> -COOH > -F > -Cl > -Br > -I > -OH > RC≡C- > C6H5- > R’CH=CR-。
2.p-π共轭体系：
C H 2C H C H 2
δ
δ
C H 2C H C H 2
烯丙基正离子
C H 2C HC H 2 C H 2C HC l
诱导效应和共轭效应的基团
诱导效应和共轭效应的基团1.引言1.1 概述概述诱导效应和共轭效应是有机化学中重要的概念，它们描述了基团对分子性质和化学反应的影响。
这些效应可以通过基团中电子的分布和能级重新排布来解释。
在有机化学中，分子的性质和化学反应往往受到其结构中基团的影响。
基团是分子中与主要化学反应有关的部分，它们通过共享或吸引电子的方式参与到反应过程中。
诱导效应和共轭效应描述了基团通过电子的重新分布来影响分子的性质和反应性。
诱导效应是指一个基团通过共享电子对另一个基团施加一定的电子密度或电荷的效应。
通过共享电子，基团可以增加或减少某个区域的电子密度，进而影响分子的极性和电荷分布。
这种效应可以通过电子云的极性和取向来实现。
例如，一个含有引入电子密度的基团可以通过共享电子而使周围区域的电子密度增加，从而增强其亲电性。
相反，一个含有吸引电子的基团可以通过共享电子而减少周围区域的电子密度，从而降低其亲电性。
共轭效应是指存在共轭结构的基团通过重新排布电子能级来影响分子的性质。
共轭结构是指分子中存在两个或多个相互共享电子的不饱和中心。
这些共轭结构可以具有特定的能级分布，使得分子的π电子在共轭系统中流动。
由于共轭结构的存在，分子的共振能级发生变化，导致分子的电子分布和性质发生改变。
共轭效应可以影响分子的化学稳定性、光学性质以及反应性。
本文将详细介绍诱导效应和共轭效应的基本概念、定义和解释，并通过一些实例加以说明。
同时，还将讨论它们在有机化学反应中的应用，并探讨它们对分子性质的重要影响。
最后，我们将总结这两种效应的特点和应用，并展望它们在未来有机化学研究中的潜在价值。
在接下来的章节中，我们将详细讨论诱导效应和共轭效应的定义、机制和实际应用。
我们希望本文能够帮助读者更好地理解这些基团效应，并将其应用于有机合成和反应设计中。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式来编写：文章结构本文将按照以下结构进行讨论。
首先，在引言部分（章节1）中，我们将简要介绍诱导效应和共轭效应的概念，并明确本文的目的。
利用电子效应解释取代基的位置及种类对芳香化合物化学性质的影响
利用电子效应解释取代基的位置及种类对芳香化合物化学性质的影响郭荷民【摘要】苯环上的取代基可以通过两种途径对官能团传递电子效应.一是通过共轭体系传递,其特点是:由于交替极化,取代基的电子效应(共轭效应(C)和诱导效应(I))主要影响到处于其邻位或对位的官能团电子云密度的变化,而对处于其间位的官能团影响很小;二是通过苯环的σC-C键向官能团传递电子效应,此时取代基仅能通过诱导效应产生影响.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2008(023)005【总页数】4页(P54-57)【关键词】电子效应;取代基;芳香化合物;化学性质;种类;位置;诱导效应;电子云密度【作者】郭荷民【作者单位】安徽医科大学基础医学院,安徽合肥,230032【正文语种】中文【中图分类】O6有机化学是医药学院校的一门基础课，由于该课程的学习内容多，学时相对较紧，在对各类有机化合物的反应活性、反应取向、反应机理等化学性质进行解释及规律性总结时，如何正确地运用电子效应简洁明了地解释有机反应中的化学规律十分重要。
本文以电子效应影响取代苯酚酸性强度变化的解释为例，总结其在本课程同类知识点中的规律性及应用，以期和同仁商榷并对正在学习中的大学生有所帮助。
以一取代苯酚为例。
对于酸性强度的变化，一般教科书[1～6]上的解释是：当Y为吸电子基时，其吸电子效应通过苯环的传递能使σO—H键的极性进一步加大，酸性提高，大于无取代的苯酚；当Y为推电子基时，其推电子效应同样通过苯环的传递能使σO—H键的极性降低，酸性小于无取代的苯酚。
但这里存在两个需要解释的问题：① 同一种取代基处于邻(o-)、间(m-)、对(p-)不同取代位置时的酸性强度的差异。
② 同为吸或推电子基(该知识点在苯环的定位规律中已学习过)，为何o-、m-、p- 3种位置异构体会呈现不同的酸性强度变化。
例如：甲基和甲氧基都是推电子基，当Y=CH3时，酸性强度是：苯酚>m-甲基苯酚>p-甲基苯酚>o-甲基苯酚，但当Y=OCH3时，酸性强度变化是： m-甲氧基苯酚>苯酚>o-甲氧基苯酚>p-甲氧基苯酚；硝基和卤素都是吸电子基，当Y=NO2时，酸性强度是：p-硝基苯酚>o-硝基苯酚>m-硝基苯酚>苯酚，但当Y=X(卤素)时，酸性强度是：o-卤代苯酚>m-卤代苯酚>p-卤代苯酚>苯酚(表1[5])。
取代基效应
常见吸电子基团(-I)：
－＋NR3，－＋SR2，－＋NH3，－NO2，-SO2R，－CN， －COOH，－OAr，－CO2R , －COR，－OH， －C≡CR，－Ar，－CH＝CR2等。
-I：-NO2 >-N+(CH3)3 >-CN >-F >-Cl >-Br >-I >-OH
常见给电子基团：烷基，烷氧基，O-，－COO(+I)：-C(CH3)3 > -CH2CH3 > -CH3
当烷基连在杂化的碳原子或带正电荷的氮或氧原子上， 表现为给电子基。
如：CH3→CH=CH2 ; CH3→C6H5; CH3→C≡CH 在多数情况下，烷基可看作给电子基。
5. 静态诱导效应和动态诱导效应
(1)静态诱导效应(static inductive effect)： 没有外来因素影响时，因分子中原子或原子团电
经过三个原子之后，诱导效应已很微弱，超过五个原 子便没有了。如：
以α、β、γ-氯代丁酸和丁酸为例
•
K×104
• α-氯代丁酸
14.0
• β-氯代丁酸
0.89
• γ-氯代丁酸
0.26
• 丁酸
0.155
• 氯原子距羧基越远，诱导效应作用越弱。氯原子的 诱导效应大致按公比1/3的等比级数急速减小。
诱导效应的加和性
丙烯加卤化氢则按反马氏规则的方向加成。 Cl3C←CH=CH2 + HCl Cl3—CH2—CH2Cl
(2)在苯环的定位效应中，+N(CH3)3具有强烈的-I效 应，所以是很强的间位定位基，在苯环亲电取代 反应中主要得到间位产物，而且使亲电取代比苯 难于进行。
7.2 对反应机理的影响 在一些反应中，由于诱导效应等因素可以改变其反
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Hamette方程
第五章有机反应机理的研究习题
5-1 下列试剂哪些是亲电试剂？哪些是亲核试剂？有自由基试剂吗？
（ⅰ）HOCl （ⅱ）HCN （ⅲ）RMgX （ⅳ）C2H5ONa （ⅴ）Cl2（ⅵ）NBS （ⅶ）NaCN （ⅷ）SO3 （ix）AlCl3（x）RNH2
5-2在下面的反应进程图中，回答（1）、（2）、（3）、（4）标记处的意义。
5-3 一个两步反应，它的反应能量曲线图如下：
（ⅰ）整个反应是吸热反应还是放热反应？
（ⅱ）哪一步是反应的定速步骤？
（ⅲ）A、B和C中哪一个最稳定？哪一个最不稳定？
5-4下列傅-克反应，哪一个是速度控制产物？哪一个是平衡控制产物？
5-5 将等摩尔的环己酮、呋喃甲醛和氨基脲混合，几秒钟后立即处理反应混合物，得到的产物差不多全是环己酮缩氨脲；如放几个小时后在处理产物，得到的产物几乎全是呋喃甲醛的缩氨脲。
为什么？
5-1 解属于亲电试剂有（ⅰ）、（ⅷ）、（ⅸ）；
属于亲核试剂有（ⅱ）、（ⅲ）、（ⅳ）、（ⅶ）、（ⅹ）；NBS是自由基试剂，Cl2在极性条件下是亲电试剂，在非极性条件下是自由基试剂。
5-2 解（1）反应的过渡态，（2）反应产物，（3）反应的活化能，（4）反应热，该反应是放热反应。
5-3 解（ⅰ）放热反应；（ⅱ）前一步是定速步骤，其活化能较大；（ⅲ）C最稳定，B最不稳定。
5-4解邻、对位产物是速度控制产物，间位产物是平衡控制产物。
5-5解反应式如下：
氨基脲环己酮环己酮缩氨脲
氨基脲呋喃甲醛呋喃甲醛缩氨脲
呋喃甲醛的醛羰基与呋喃环共轭，不如环己酮的酮羰基活泼，与氨基脲反应速度较慢，生成环己酮缩氨脲是速度控制产物，呋喃甲醛缩氨脲分子中的共轭链较长，较稳定，是平衡控制产物。