诱导效应和共轭效应超详细解析
诱导和共轭效应
顺丁烯二酸 反丁烯二酸
如果仅从诱导效应考虑，顺式和反式是没有区别的。 如果仅从诱导效应考虑，顺式和反式是没有区别的。
O H C C H C O H C O H O
H H C C
O C O H OC O
pKa1 1.92
-I, 场效应有利于 第一质子的离去
pKa2 6.59
+I, 场效应不有利于 第二质子的离去
共轭效应
2.2.1 共轭体系 包含三个或三个原子以上的π键叫共轭 键叫共轭π键 包含三个或三个原子以上的 键叫共轭 键，此体系 叫共轭体系。 叫共轭体系。 O CH2 CH C N N+ π-π共轭 共轭 Op-π共轭 键与具有 轨道的原子直接相连的体系 共轭:π键与具有 共轭 键与具有p轨道的原子直接相连的体系
诱导效应
2.1.1 静态诱导效应（Is） 静态诱导效应（ 1.共价键的极性 共价键的极性 由不同原子形成的共价键， 由不同原子形成的共价键 ， 由于成键原子电负性 不同，使成键电子云偏向电负性较大的原子， 不同， 使成键电子云偏向电负性较大的原子 ， 该原子 带上部分负电荷，而电负性较小的原子带部分正电荷。 带上部分负电荷， 而电负性较小的原子带部分正电荷。 这种共价键具有极性。 这种共价键具有极性。
δ+
H
Cl
δ−
共价键极性主要决定于： 共价键极性主要决定于： 主要决定于 （1）成键原子的相对电负性大小。电负性差别越 ）成键原子的相对电负性大小。 大，键的极性越大。 键的极性越大。 （2）受相邻和不相邻原子成基团的影响。 ）受相邻和不相邻原子成基团的影响。
CH3
CH3
CH3
CH2
δ δ+
C-C为非极性键 为非极性键
诱导和共轭效应
而醇羟基中无共轭效应， 而醇羟基中无共轭效应，其酸性极弱 通常降低胺的碱性
O NH2 R C NH2
2.加成方向 加成方向
CH3 δ CH
+
δ CH2 + H+X-
-
CH3 CH2CH3
+
X
-
X CH3CHCH3
甲基的+C’和+I效应 烯键末端具有亲核性，反应为亲 和 效应 烯键末端具有亲核性，反应为亲 效应,烯键末端具有亲核性 甲基的 电加成反应。 电加成反应。
H C
COOH
H C
COOH
-I
HOOC
C H
+I
-OOC
C H
2.1.3 动态诱导效应 d) 动态诱导效应(I 静态诱导效应是分子本身的固有的性质，与键的极性 静态诱导效应是分子本身的固有的性质， 是分子本身的固有的性质 永久极性）有关。 （永久极性）有关。 在发生化学反应时，进攻试剂接近反应物分子时， 在发生化学反应时，进攻试剂接近反应物分子时，因 外界电场的影响使共价键电子云分布发生改变的效应 动态诱导效应I 又称可极化性 又称可极化性， 叫 动态诱导效应 d,又称可极化性 ， 它是一种暂时性极 化效应,但对反应方向影响极大 对反应起致活作用。 但对反应方向影响极大,I 化效应 但对反应方向影响极大 d对反应起致活作用。
特点： 特点：
δ+ R 3C
δ− Z
(-I) Z:吸电基 吸
δ− R 3C
(+I)
δ+ Y
Y:供电基 供
（1）诱导效应以静电诱导方式沿键链进行传递，只 ）诱导效应以静电诱导方式沿键链进行传递， 涉及电子云分布状况的改变和键极性的改变。一般不 涉及电子云分布状况的改变和键极性的改变。 引起整个电荷的转移和价态的变化； 引起整个电荷的转移和价态的变化；
诱导效应和超共轭效应
诱导效应和超共轭效应
诱导效应和超共轭效应是有机化学中常见的两种分子间的电子效应。
诱导效应指的是由于一个分子中的电子云极化而引起相邻分子中电子云的极化。
当一个原子或官能团中的电子云发生偏移时，会影响到邻近原子或官能团的电子云，从而形成分子间电子云的偏移现象。
这种分子间电子云的影响被称为诱导效应。
例如，卤素原子和烷基基团上的电子云都有极化的倾向，在它们相互靠近时就会发生诱导效应。
超共轭效应指的是分子内不相邻的π-电子云彼此通过σ键连通而产生的电子效应。
超共轭效应的存在会使得分子中的π-电子云分布变得稳定，从而增加分子的稳定性和化学反应性能。
例如，苯环中的π电子云通过共轭键相互连接，使苯环的稳定性得到增强，这就是超共轭效应。
总之，诱导效应和超共轭效应在有机化学反应中具有重要作用，它们能够影响化学反应的速率、中间产物的稳定性和选择性等方面。
诱导效应与共轭效应
诱导效应与共轭效应首先介绍诱导效应：诱导看相连原子的电负性，即该原子吸电子的能力，是最简单粗暴的处理方式。
可以理解为静电吸引，远了就吸引弱了，所以隔两根键或隔三个原子后基本可忽略诱导效应。
诱导效应为什么能这么简单粗暴的对待，主要我们研究的对象是连接两原子成键的sigma键，也就是头碰头重叠的键，电子在两原子间共享穿梭，受两原子束缚，所以电子怎么分配由两原子的吸电子能力决定。
而电负性大的原子，即吸电子能力强的原子犹如带更多正电荷的带电小球（想象做高中物理带电小球受力分析的情景），对电子的吸引力就是比电负性小的原子要强，所以两原子间的电子就偏向电负性大的原子，基团也一样。
从这一角度（sigma键电子偏移结果）来看，电子偏向某一方的原子或基团就称为诱导吸电子基，反之则称为诱导给电子基。
诱导吸电子能力只看原子电负性大小，电负性越大，电负性大的原子越多，吸电子能力越强。
所以那些电负性大的原子（氟 F.氧O.氮N等），或带有很多个这样原子的基团（硝基NO2，羧基COOH，三氟甲基CF3等），一般就是吸电子基。
有机化学中都是碳原子做骨架，因此一般原子电负性都跟碳比较，电负性比碳大的就是吸电子诱导，比碳小的就是给电子诱导，说起来诱导基团或原子不多，一般是含硅基团，高中学过，同一主族自上而下原子电负性减小，或者说氧化性降低，还原性升高，所以硅电负性比碳小，那诸如三甲基硅基等含硅的烷基取代的基团都是诱导给电子基。
当然硅这族下面的原子也是诱导给电子基，只是不常见。
其次介绍共轭效应：共轭效应看pai键中某原子的电子云密度。
注意！讨论的电子与诱导效应的电子不一样！我们都知道共轭体系稳定，这是由于共轭能分散电荷，使体系的电子分布趋于平均化（理想状态，苯环就是如此，但链状共轭体系达不到，我们只是借鉴思考方式），链状共轭体系的共轭范围越大越稳定。
环状共轭体系由于涉及芳香性，不能下此结论。
诱导效应就像资本主义，弱肉强食，电负性谁大电子归谁；共轭效应就像社会主义，电子共享且均匀化（相信学习离子键和共价键时老师打过这比方）。
共轭效应 诱导效应
共轭效应诱导效应
共轭效应和诱导效应是有机化学中非常重要的概念，它们在有机分子的结构和性质中起着关键作用。
共轭效应是指分子中共轭双键或环系统能够影响相邻原子或基团的化学性质的现象。
而诱导效应则是指分子中一个基团对另一个基团的电子密度分布产生影响的现象。
这两种效应在有机化学中常常相互作用，共同影响着分子的化学性质和反应活性。
共轭效应通常指的是共轭双键或环系统中的π电子的影响。
这些π电子能够通过共轭结构扩展到相邻的原子或基团上，从而影响它们的化学性质。
例如，苯环是一个典型的共轭系统，由于π电子的共轭作用，苯环具有稳定的化学性质和特殊的反应活性，如芳香性和亲电取代反应。
共轭效应还可以影响分子的光学性质，例如共轭双键的存在可以导致分子具有吸收紫外光的能力。
诱导效应则是由分子中原子或基团的电负性差异所导致的。
一个原子或基团的电负性越大，它对周围原子或基团的电子云的吸引力就越强，从而影响它们的电子密度分布。
例如，卤素原子对相邻碳原子的电子云产生诱导效应，使得相邻碳原子的电子密度增加，从而影响了碳原子的化学性质和反应活性。
共轭效应和诱导效应的相互作用使得有机分子具有复杂而丰富的化学性质。
科学家们通过研究和理解这些效应，可以设计和合成具有特定性质和功能的有机分子，从而在药物、材料和生物科学领域中发挥重要作用。
因此，对于有机化学研究来说，共轭效应和诱导效应是不可或缺的重要概念，它们的深入理解将推动有机化学领域的发展和创新。
诱导效应和共轭效应的异同点
诱导效应和共轭效应的异同点诱导效应和共轭效应是有机化学中两个重要的概念。
它们都涉及到分子的极性和电荷分布。
在本文中，我们将探讨这两种效应的异同点。
异同点之一：定义诱导效应是一个原子或基团中的电子云受到相邻原子或基团的极性影响而发生的电荷重分布。
这种电荷分布可以使分子的极性增强或减弱。
共轭效应是与分子中的共轭键有关的一种电子重分布效应。
共轭键之间的电子云可以通过共轭效应的作用而增强或减弱。
异同点之二：原理诱导效应可以通过分子中的原子或基团之间的极性相互作用来解释。
当一个原子或基团中的电子云被一个邻近原子或基团的极性所影响时，它会偏向那个极性，导致电荷分布的不均匀。
共轭效应涉及到分子中的共轭键，这些键中的电子云可以相互作用并重分布，形成一种共轭体系。
这种重分布可以通过一系列的化学反应来解释。
异同点之三：影响诱导效应可以影响分子的物理性质和化学反应性。
这种效应可以增加或减少分子的极性，从而影响分子的溶解度和反应速率。
共轭效应可以增强或减弱共轭键中的双键性质。
这种效应可以影响分子的化学反应性、光学性质和电子结构。
异同点之四：实际应用诱导效应和共轭效应在有机合成和分析化学中有着广泛的应用。
许多化学反应中都涉及到这些效应，因此了解这些效应对于理解和预测反应机理是非常重要的。
在有机合成中，这些效应可以用来控制反应中的化学反应性和选择性。
在分析化学中，这些效应可以用来确定分子的结构和检测分子中的化学反应性。
综上所述，诱导效应和共轭效应是有机化学中的两个重要概念。
它们在定义、原理、影响和实际应用方面都有所不同，但都对有机化学的研究和应用产生了深远的影响。
诱导效应和共轭效应
H HOOC C C COOH H H H C C COOH COOH
k1 k2
1.7*10-2 2.6*10-7
9.3*10-4 2.9*10-5
2、诱导效应的强度及其比较次序
1）根据酸碱强度
(CH3)3CCOOH pKa 5.50 CH3CH2COOH 4.84 CH3COOH HCOOH 3.77 4.76
◎
● 杂化前后轨道数目守恒 ● 轨道杂化过程中总能量守恒
杂化后的轨道
●轨道成分变了 ●单个轨道的能量变了 ●轨道的伸展方向、形状变了
变了
结果当然是更有 利于成键！
C原子的电子组态：
sp3杂化 2s轨道与三个2p轨道杂化形成四个能级相等、形状相同的 sp3杂化轨道，每个轨道中一个电子。
C的四个sp3轨道
三、共轭体系的特点 a） 组成共轭体系的原子具共平面性。 b）键长趋于平均化。（因电子云离域而致）。
C-C键 键长0.154nm 丁二烯中 C-C键长 0.147nm C=C 0.133nm C=C键长 0.1337nm 苯分之中 C-C键长均为 0.1397nm
c）内能较低，分子趋于稳定（可从氢化热得知）。
H H C
： +
C
C H3
H 3C σ ，p -超共轭效应
σ ,π - 和σ , p -超共轭体系的共同特点是：参与超 共轭的C―H σ 越多，超共轭效应越强。 综上所述，在共轭体系中各种共轭效应的对分子影响 的相对强度是：
π ,π - 共轭＞ p ,π - 共轭＞ σ ,π - 超共轭＞ σ , p - 超共轭
sp杂化 碳原子的2s轨道与一个2p轨道杂化，形成两个能量
相等、形状相同的sp杂化轨道，每个轨道中一个电子，
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。
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动态诱导效应与静态诱导效应的区别
（1）引起的原因不同。静态诱导效应是由于键的永久 极性引起的，是一种永久的不随时间变化的效应，而 动态诱导效应是由于键的可极化性而引起的，是一种
暂时的随时间变化的效应。
（2）对化学反应的影响不同 动态诱导效应是由于外界极化电场引起的，电子转移 的方向符合反应的要求，即电子向有利于反应进行的 方向转移，所以动态诱导效应总是对反应起促进或致 活作用，而不会起阻碍作用。而静态诱导效应是分子 的内在性质，并不一定向有利于反应的方向转移，其 欧姆龙贸易（结上果海）对有化限公学司反应也不一定有促进作用。
第一章 化学键与分子结构（1 ）
主要内容 化学键的属性 取代基效应（诱导效应、共轭效应和场效应
） 前线轨道理论 芳香性和休克尔规则
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一.化学键的属性
❖ 键长是形成共价键的两个原子之间吸引力排 斥力达到平衡时的距离的距离，一般为0.10.2nm
❖ 键能是化学键形成时放出的能量或化学键断 裂时吸收的能量，可用来标志化学键的强度
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二.取代基效应
• 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。
Id： —CR3>—NR2>—OR>—F
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(3) 如果同一元素原子或基团带有电荷，带正电 荷的原子或基团比相应的中性原子或基团对电子 的约束性大，而带负电荷的原子或基团则相反， 所以Id效应随着负电荷的递增而增强。
Id ：—O- > —OR > +OR2； —NR2 > —+NR3 ; —NH2 > —+NH3
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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：
α-氯代丁酸 β-氯代丁酸 γ-氯代丁酸 丁酸
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诱导效应对反应活性的影响
1. 对反应方向的影响 [例] 丙烯与卤化氢加成，遵守马氏规则，而3,3,3-
三氯丙烯加卤化氢则按反马氏规则的方向加成 。
Cl3C←CH=CH2 + HCl Cl3c—CH2—CH2Cl
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。
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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 改变其反应机理。如溴代烷的水解反应，伯溴 代烷如CH3—Br主要按 SN2历程进行，而叔溴 代烷如(CH3)3C—Br则主要遵从SN1历程进行 。
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3.对反应速率的影响
[例1] 羰基的亲核加成反应，羰基碳原子的电子云
动态诱导效应的比较
（1）在同一族元素，由上到下原子序数增加，电负性减小，电 子受核的约束减小，电子的活动性、可极化性增加，动态诱导效 应增强。如：
Id ： —I > —Br > —Cl > —F —TeR > —SeR > —SR > —OR
(2)在同一周期中，随着原子序数的增加，元素的电负性 增大，对电子的约束性增大，因此极化性变小，故动态诱 导效应随原子序数的增加而降低。
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4.对化学平衡的影响
[例1]
酸碱的强弱是由其解离平衡常数的大 小来衡量的，在酸碱的分子中引入适当 的取代基后，由于取代基诱导效应的影 响，使酸碱离解平衡常数增大或减小。
K×104 14.0 0.89 0.26 0.155
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诱导效应的强度
主要取决于有关原子或基团的电负性， 与氢原子相比，电负性越大-I效应越强，
电负性越小则+I越强。
-I效应：—F > —OH > —NH2 > —CH3 —F > —C l > —Br > —I —OR > —SR > —SeR ；
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1.诱导效应
δ-
δ+
YA
δδ+ຫໍສະໝຸດ 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。
+I效应：—O- > —S- > —Se- > —Te-
+
+
OR2 > NR3
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中心原子带有正电荷的比不带正电荷的同类基团 的吸电诱导效应强，
而中心原子带有负电荷的比同类不带负电荷的基 团供电诱导效应要强。
+ NR3 > -I效N应R2：
+I 效应： —O- > —OR
不饱和程度增大，吸电的诱导效应增强。
=O > —OR ≡N > =NR > —NR2
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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
。
: : [X]+去去去
A
B
A
B[X]+
去[X]+去去去
正常状态(静态)
试剂作用下的状态
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键的极性
❖键的偶极矩用正负电荷中心的电荷与正负电荷 中心的距离乘积μ=q·d来表示；可衡量键的极性
。 ❖方向：从正电荷指向负电荷；
H Cl
❖多原子分子的偶极矩是分子中各键的偶极矩的矢
量和。
CH3
H
CC
H
μ= 0CH3
CH3
CH3
CC
H
H
μ≠ 0
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例题： 比较二氯甲烷和三氯甲烷的偶极矩的大小？
密度越低，就越容易和亲核试剂发生加成反应 ，在这种情况下，分子所需要的活化能就比较 小，容易进入活化状态，因而反应速率较大。 故取代基的-I效应愈强，愈有利于亲核加成； 取代基的+I效应愈强，对亲核加成愈不利。
如下列化合物发生亲核加成的活性顺序为：
Cl3C—CHO > Cl2CHCHO > ClCH2CHO > CH3CHO