电子效应及位阻效应.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：电子效应及位阻效应在有机化学中的应用刘晓（西北大学化学系06级材料化学专业西安710069）摘要：电子效应及位阻效应贯穿着整个有机化学的学习故其在有机化学中有着广泛的应用。但由于所掌握的知识有限我仅将所学的具有代表性的知识进行整理小结为以后的学习奠定基础。关键词：电子效应诱导效应共轭效应位阻效应一．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和位阻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.那么电子效应位阻效应到底在有机化学中扮演着一个怎样的角色呢?二．电子效应与位阻效应的简介电子效应是指电子密度分布的改变对物质性质的影响。电子效应可以根据作用方式分为诱导效应和共轭效应两种类型。诱导效应1.诱导效应的定义一般以氢为比较标准如果电子偏向取代基这个取代基是吸电子的具有吸电子的诱导效应用－I（Inductiveeffect）表示；2.诱导效应的特点诱导效应是沿σ键传递的离吸(或斥)电子基团越远效应越弱。大致隔三个单键后诱导效应就很弱可忽略不计了。例如其中δ表示微小δδ表示更微小依此类推。诱导效应有叠加性当两个基团都能对某一键产生诱导效应时这一键所受的诱导效应是这几个基团诱导效应的总和。方向相同时叠加方向相反时互减。诱导效应只改变键的电子云密度分布不改变键的本质。无论所受诱导效应的大小和方向如何σ键仍是σ键π键仍是π键。3.诱导效应的强弱取决于基团吸电子能力或斥电子能力的大小。下列是一些能产生诱导效应的基团吸电子基团：带正电荷的基团如：、；卤素原子如：；带氧原子或氮原子的基团如：；芳香族或不饱和烃基如：斥电子基团：带负电荷的基团如：；饱和脂肪族烃基如：共轭效应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又称电子离域效应。2.共轭效应形成条件形成共轭体系的原子必须在同一个平面上；必须有若干可以实现平行重叠的P轨道且要有一定数量供成键用的电子。3.共轭效应的特点由于离域的π电子可以在整个体系内流动所以当共轭体系一端的电子密度受到影响时整个共轭体系每一个原子的电子云密度都受到影响共轭体系有多长影响的范围就多大不受距离的限制也不是越远影响越小。例如：δ+δ-δ+δ-δ+δ-电子密度平均化、键长平均化、体系能量降低、稳定性增大（注：超共轭效应：当C－Hσ键与π键（或P轨道）处于共轭位置时也会产生电子的离域现象这种C－H键σ-电子的离域现象叫做超共轭效应。超共轭效应的大小与p轨道或π轨道相邻碳上的C－H键多少有关C－H键愈多超共轭效应愈大。但超共轭效应比共轭效应弱。）位阻效应又称立体效应。主要是指分子中某些原子或基团彼此接近而引起的空间阻碍和偏离正常键角而引起的分子内的张力。二.电子效应及位阻效应在有机化学中的应用1.马尔科夫尼科夫规则（以丙烯为例）诱导效应解释：甲基碳原子：杂化双键碳原子：杂化；电负性<杂化态故甲基表现为向双键供电子。σ-π共轭效应解释：2.碳正离子稳定性活泼中间体碳正离子的稳定性来解释：碳正离子的稳定性与跟σ-p超共轭效应的多少有关——超共轭效应越多正电荷越分散碳正离子越稳定。例如：共轭效应9个共轭效应6个σ-P共轭效应3个σ-P共轭效应0个故：>>>3.芳烃的定位效应与活化规律从大量的实验事实中可以归纳出：苯环上新导入的取代基的位置与亲电试剂无关至于苯环上原有取代基的性质有关受苯环原有取代基的控制这种效应称为定位效应。并将取代基大致分为两类：A：邻、对位定位基使新基团主要进入邻、对位。常见的有：-O-、-N（CH3）2、-NH2、-OH、-OCH3、-NHCOR、-OCOR、-CH3（R）、-C6H5、-CH=CH2、-F、-Cl、-Br、-I等。（一般使苯环活化反应易于进行卤素例外）B：间位定位基使新基团主要进入间位。常见的有：+NR3、-NO2、-CF3、-CCl3、-CN、-SO3H、-CHO、-COR、-COOH、-COOR、-CONH2等（均使苯环钝化）定位效应及活化规律的解释例：-+NR3、-CCl3以上两个取代基虽然没有共轭效应但吸电子的诱导效应很