诱导效应和共轭效应超详细解析PPT课件
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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
共轭效应和诱导效应
共轭效应和诱导效应共轭效应和诱导效应是有机化学中两个重要的概念，用于描述分子中电子的重新分布及其对分子性质的影响。
这些效应对于理解有机化合物的结构和反应性质是至关重要的。
共轭效应是指在分子中的共轭体系中，电子可以自由地在不同的原子之间传递。
共轭体系通常包括具有相邻的π键或具有相邻的孤对电子的原子。
例如，苯分子是一个经典的共轭体系，其中6个碳原子形成一个环状结构，并具有交替的单键和双键。
共轭体系可以通过增加或减少π键的数量来扩展或收缩。
共轭效应可以影响共轭体系中的电子密度和分子能量，从而影响其光学性质、化学反应性和稳定性。
共轭效应对于有机分子的光学性质非常重要。
在共轭体系中，电子可以在分子中自由地移动，这种电子的运动可以吸收特定波长的光。
因此，具有共轭体系的有机化合物通常具有较长的共轭系统，从而吸收更长波长的光，呈现出较为明亮的颜色。
例如，花青素等天然色素就是由共轭体系构成的。
诱导效应是指由于一个原子或基团的电子密度分布不均匀而引起的邻近原子或基团的电子重新分布。
诱导效应通常通过化学键的极性来产生，其中一个原子或基团对电子的吸引力更强。
这种不平衡的电子分布可以传递到相邻的原子或基团，并产生相应的效应。
诱导效应可以影响分子的极性、酸碱性、溶解性等性质。
诱导效应可以分为正诱导和负诱导。
正诱导是指电子密度在分子中向正电荷较强的部分移动，而负诱导则是指电子密度向负电荷较强的部分移动。
例如，苯环上的甲基基团是正诱导基团，因为它将电子向苯环传递，增加了苯环的电子密度。
相反，氟原子是负诱导基团，因为它吸引了周围电子，降低了相邻碳原子的电子密度。
总的来说，共轭效应和诱导效应是描述有机化合物中电子分布的重要概念。
共轭效应主要涉及电子在共轭体系中的自由传递，而诱导效应则涉及邻近原子或基团间电子的重新分布。
这些效应对于理解有机分子的结构、性质和反应性都至关重要，并在有机化学的研究和应用中发挥着重要的作用。
诱导和共轭效应
O R C O H R C O-0.5 O-0.5 + H+
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；
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；
高等有机化学第一章 共轭效应与诱导效应ppt课件
OR R 2 > N 3
+ +
+I效应：
NR >
-
O
-
同主族 -I效应： -F > -C l > -Br > I ； - OR > -SR > SeR
O R R > S e R 2> S 2 2
+ > A 3 3 3
+
+
+
+I效应：- O- < -S- < -Se- < -Te一般地说，带正电荷的原子或原子团比不带电荷的 同类基原子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。例如： + -I效应： N R N R 3 >
3、根据偶极矩比较
甲烷的各种一取代衍生物的偶极矩 取代基 μ/D(在气态) 取代基 μ/D(在气态) - CN 3.94 - Cl 1.86 - NO2 3.54 - Br 1.78 -F 1.81 -I 1.64 -I 效应 CN > NO2 > Cl > F > Br > I >H 上述两种不同方法所得的两个系列顺序不完 全一致，在第二个系列中 F>Cl，而在第三个 系列中Cl>F。
比较具有不同分支程度的烷基的氯代烷及溴 代烷的偶极矩，发现分支愈多，偶极矩愈大。
化合物
C H C H C H C H l 3 2 2 2C
μ/D 1.97 1.96
化合物
C H C H C H C H r 3 2 2 2B
H C 3 H C 3
μ/D 1.97 1.97
H C 3 H C 3
C H C H l 2 C
+ +
+I效应：
NR >
-
O
-
同主族 -I效应： -F > -C l > -Br > I ； - OR > -SR > SeR
O R R > S e R 2> S 2 2
+ > A 3 3 3
+
+
+
+I效应：- O- < -S- < -Se- < -Te一般地说，带正电荷的原子或原子团比不带电荷的 同类基原子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。例如： + -I效应： N R N R 3 >
3、根据偶极矩比较
甲烷的各种一取代衍生物的偶极矩 取代基 μ/D(在气态) 取代基 μ/D(在气态) - CN 3.94 - Cl 1.86 - NO2 3.54 - Br 1.78 -F 1.81 -I 1.64 -I 效应 CN > NO2 > Cl > F > Br > I >H 上述两种不同方法所得的两个系列顺序不完 全一致，在第二个系列中 F>Cl，而在第三个 系列中Cl>F。
比较具有不同分支程度的烷基的氯代烷及溴 代烷的偶极矩，发现分支愈多，偶极矩愈大。
化合物
C H C H C H C H l 3 2 2 2C
μ/D 1.97 1.96
化合物
C H C H C H C H r 3 2 2 2B
H C 3 H C 3
μ/D 1.97 1.97
H C 3 H C 3
C H C H l 2 C
诱导效应和共轭效应教材
+
O
C H2
CH C 丙烯腈
δ
+
N
在共轭体 系中， π 电子离域 的表示方 法：
C H3C H=C H C H=C H2
δ
+
δ
+
δ
δ
δ
(+
δ
或 CH3CH=CH CH=CH3
δ
(+
CH2
CH
δ
CH O
δ
+
或
CH2
δ
+
CH
CH O
δ
2.
p ,π - 共轭体系
与双键碳原子直接相连的原子上有 p 轨道，这个p 轨道与 π 键的 p 轨道平行，从侧面重叠构成 p ,π - 共轭体系。
电负性： s sp sp2 sp3 p
3°共价键的键型 键：原子轨道沿着核与核间轴线方向以“头碰头”的
方式重叠形成的共价键。轨道重叠程度大，键较稳定。
s-s
s-p
p-p
键：原子轨道沿着核间轴线垂直方向“肩碰肩 ”的方式重叠形成的共价键。轨道重叠程度小于 键，键稳定性小于 键。
C H2 = C H
烯丙基正离子
烯丙基正离子
烯丙基自由基
3. 超共轭体系
(1)σ ,π - 超共轭体系
H H
δ
+
H C H2
δ
C CH H
H
C CH R
δ
+
C H2
δ
H H
C
C
C H H
H
H R
δ
+
C CH R
C H2
δ
(2)σ , p - 超共轭体系 能形成σ , p - 超共轭体系的可 以是碳正离子或碳自由基。
O
C H2
CH C 丙烯腈
δ
+
N
在共轭体 系中， π 电子离域 的表示方 法：
C H3C H=C H C H=C H2
δ
+
δ
+
δ
δ
δ
(+
δ
或 CH3CH=CH CH=CH3
δ
(+
CH2
CH
δ
CH O
δ
+
或
CH2
δ
+
CH
CH O
δ
2.
p ,π - 共轭体系
与双键碳原子直接相连的原子上有 p 轨道，这个p 轨道与 π 键的 p 轨道平行，从侧面重叠构成 p ,π - 共轭体系。
电负性： s sp sp2 sp3 p
3°共价键的键型 键：原子轨道沿着核与核间轴线方向以“头碰头”的
方式重叠形成的共价键。轨道重叠程度大，键较稳定。
s-s
s-p
p-p
键：原子轨道沿着核间轴线垂直方向“肩碰肩 ”的方式重叠形成的共价键。轨道重叠程度小于 键，键稳定性小于 键。
C H2 = C H
烯丙基正离子
烯丙基正离子
烯丙基自由基
3. 超共轭体系
(1)σ ,π - 超共轭体系
H H
δ
+
H C H2
δ
C CH H
H
C CH R
δ
+
C H2
δ
H H
C
C
C H H
H
H R
δ
+
C CH R
C H2
δ
(2)σ , p - 超共轭体系 能形成σ , p - 超共轭体系的可 以是碳正离子或碳自由基。
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）。
诱导效应和共轭效应
介传导
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，
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，
诱导效应和共轭效应超详细解析课件
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。
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：
靠电子离域传递；共轭效应的传导可以一直沿着共轭
键传递而不会明显削弱,不象诱导效应削弱得那么快， 取代基相对距离的影响不明显，而且共轭链愈长，通 常电子离域愈充分，体系能量愈低愈稳定，键长平均 化的趋势也愈大。
第二十一页，本课件共有44页
共轭效应的相对强度
C效应分为供电共轭效应（即+C效应）和吸电
共轭效应（即-C效应）。
通常将共轭体系中给出π电子的原子或原子团 显示出的共轭效应称为+C效应，吸引π电子的原 子或原子团的共轭效应称为-C效应。 +C效应
－C效应
第二十二页，本课件共有44页
（1）+C效应
在同一周期中随原子序数的增大而减弱。 如： — NR2 > —OR > —F
在同一族中随原子序数的增加而减小。 如： —F > —Cl > —Br > —I ；
第十四页，本课件共有44页
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。
第十五页，本课件共有44页
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。
称为静态诱导效应，用Is表示。
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：
靠电子离域传递；共轭效应的传导可以一直沿着共轭
键传递而不会明显削弱,不象诱导效应削弱得那么快， 取代基相对距离的影响不明显，而且共轭链愈长，通 常电子离域愈充分，体系能量愈低愈稳定，键长平均 化的趋势也愈大。
第二十一页，本课件共有44页
共轭效应的相对强度
C效应分为供电共轭效应（即+C效应）和吸电
共轭效应（即-C效应）。
通常将共轭体系中给出π电子的原子或原子团 显示出的共轭效应称为+C效应，吸引π电子的原 子或原子团的共轭效应称为-C效应。 +C效应
－C效应
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（1）+C效应
在同一周期中随原子序数的增大而减弱。 如： — NR2 > —OR > —F
在同一族中随原子序数的增加而减小。 如： —F > —Cl > —Br > —I ；
第十四页，本课件共有44页
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。
第十五页，本课件共有44页
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。
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4
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。
5
1.诱导效应
11
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。
> CH3CHO
16
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。
CH3COOH + H2O K1
CH3COO- + H3O+
C lC H2C O O H + H2O
K2
C lC H2C O O -+ H3O +
10
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 结果对化学反应也不一定有促进作用。
δ-
δ+Байду номын сангаас
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。
6
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：
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。
14
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。
15
3.对反应速率的影响
[例1]
Id： —CR3>—NR2>—OR>—F
12
(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 > —
=O > —OR ≡N > =NR > —NR2
9
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]+µÄ×÷ÓÃ
B
A
B[X]+
È¥[X]+µÄ×÷ÓÃ
正常状态(静态)
试剂作用下的状
态
羰基的亲核加成反应，羰基碳原子的电子 云密度越低，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
α-氯代丁酸 β-氯代丁酸 γ-氯代丁酸 丁酸
K×104 14.0 0.89 0.26
0.155
7
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 ；
17
[例2] 乙醛的水合反应是可逆的，形成的水化
物很不稳定，只能存在于稀水溶液中。而三 氯乙醛的水合反应则比较容易，能生成稳定 的水合物并能离析和长期存在。主要是由于 三氯甲基强烈的-I效应使羰基碳原子带部分正 电荷，亲核反应容易进行，同时水合三氯乙 醛因形成氢键也增加了稳定性。
+NH3
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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 CH2Cl
Cl3c—CH2—
在效苯应环，的所定以位是效很应强中的，间+位N定(C位H3基)3，具在有苯强环烈亲的电-I
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
1
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0.1-0.2nm 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
+I效应：—O- > —S- > —Se- > —Te-
+
+
OR2 > NR3
8
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。
+ -I效应： NR3 > NR2
+I 效应： —O- > —OR
不饱和程度增大，吸电的诱导效应增强。
2
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= 0 CH3
CH3
CH3
CC
H
H
μ≠ 0
3
例题： 比较二氯甲烷和三氯甲烷的偶极矩的大小？
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。
5
1.诱导效应
11
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。
> CH3CHO
16
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。
CH3COOH + H2O K1
CH3COO- + H3O+
C lC H2C O O H + H2O
K2
C lC H2C O O -+ H3O +
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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 结果对化学反应也不一定有促进作用。
δ-
δ+Байду номын сангаас
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。
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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：
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]
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 > —
=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。
A:
: [X]+µÄ×÷ÓÃ
B
A
B[X]+
È¥[X]+µÄ×÷ÓÃ
正常状态(静态)
试剂作用下的状
态
羰基的亲核加成反应，羰基碳原子的电子 云密度越低，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
α-氯代丁酸 β-氯代丁酸 γ-氯代丁酸 丁酸
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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[例2] 乙醛的水合反应是可逆的，形成的水化
物很不稳定，只能存在于稀水溶液中。而三 氯乙醛的水合反应则比较容易，能生成稳定 的水合物并能离析和长期存在。主要是由于 三氯甲基强烈的-I效应使羰基碳原子带部分正 电荷，亲核反应容易进行，同时水合三氯乙 醛因形成氢键也增加了稳定性。
+NH3
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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 CH2Cl
Cl3c—CH2—
在效苯应环，的所定以位是效很应强中的，间+位N定(C位H3基)3，具在有苯强环烈亲的电-I
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
1
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0.1-0.2nm 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
+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。
+ -I效应： NR3 > NR2
+I 效应： —O- > —OR
不饱和程度增大，吸电的诱导效应增强。
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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= 0 CH3
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？