当前位置:文档之家› 有机化学中的电子效应

有机化学中的电子效应

致钝基
硝酰基-I效应 活性中间体不稳定 反应活化能高 反应速率小。
③.取代基的电子效应对化合物酸性大小的影响:
例:比较对硝基 苯酚、苯酚、对 甲基苯酚的酸性 大小?
(看质子离去后负离子的稳定性)
拉电子基使酸性增强
推电子基使酸性减弱
•对羧酸酸性的影响
羧酸的酸性主要取决于O-H键离解的倾向以及共轭碱 的稳定性,而诱导效应对两者均有影响。 凡是烃基上带吸电基时将增加羧酸的酸性,带供电基 时减小其酸性。
O H C C H C O C O H O
H H
O C C C C O O H O-
pKa1 1.92
-I, 场效应有利于 第一质子的离去
H
pKa2 6.59
+I, 场效应不有利于 第二质子的离去
⑷诱导效应对物质性质及反应的影响 ①对反应活性中间体稳定性的影响 •碳正离子稳定性:叔C+>仲C+>伯C+> +CH3
•烷基苯、烯烃α-氢卤代反应:
p-π 共轭的中间体比单独的离子或自由基稳定,反应更容易。 • p-π共轭体系使乙烯型卤代烃不易反应
双键碳、碳正离子、碳自由基中的碳都是sp2杂化。
• P-π共轭体系使醚键断裂有选择
•(醛)的加成反应
δ+ δ CH O +
δ+ δCH2 CH
R3C
I=0 标准
H
R3C
Z
(-I) Z:吸电基
R3C Y (+I)
Y:供电基
通常以H的电负性作为0。凡是比H电负性大的原 子或基团叫吸电子基,其诱导效应叫吸电子诱导效应 (-I),反之叫供电子基和供电子诱导效应(+I)。 基团的吸电子诱导效应(-I)的顺序为:
NO2 > CN >CHO >COOH >COOCH3 >CONH2 > X > H
⑶场效应:诱导效应本质上是一种静电作用。如果静电作用
通过空间传递的效应称为场效应。
顺丁烯二酸 反丁烯二酸
pKa1 1.92 3.03
pKa2 6.59 4.54
如果仅从诱导效应考虑,顺式和反式是没有区别的。
H C
COOH
H C
COOH
-I
HOOC
C H
+I
-OOC
C H
pKa1 3.03
pKa2 4.54
CH CH CH2 CH2 Br
¦ Ä+
CH3 CH CH Br CH CH CH3 CH3
1,2-¼ Ó ³ É
CH2
CH CH
1,4-¼ Ó ³ É
1,3-丁二烯由于存在共轭效应,体系能量降低,电子云分 布发生变化,键长趋于平均化,这是共轭效应的体现。 而在反应时,例如与卤化氢反应,由于外电场的影响,电 子云沿共轭链发生转移,出现正负交替分布的状况,而发生1, 2-加成和1,4-加成,这也是共轭效应的表现。前称静态共 轭效应,后称动态共轭效应。
CH2
CH
Cl
CH2+
CH2
CH
CH2
(2)共轭效应(C效应)
①定义:共轭体系中的电子云是离域的而不是定域的,使得所 涉及到化学键平均化,这种在共轭体系中原子之间的相互影响 的的电子效应叫共轭效应(conjugative effects) 。 ②吸电子共轭效应(-C)与供电子共轭效应(+C)
CH2
NaHSO3-
CH2 SO3-
CH2CH O Na+
-C效应使烯酮有1,4-亲核加成反应。
•共轭二烯烃的亲电加成反应:π ,π 共轭
H + C H2
+
¦ Ä
+
¦ Ä
_
CH
¦ Ä
+
CH
¦ Ä
_
C H2
C H2
CH
CH
+
C H3
CH2
¦ Ä+
+ CH CH
¦ Ä+
CH3 CH3 + Br-
¦ Ä+
CH2
电子效应
1.诱导效应
(1)共价键的极性
由于成键原子的电负性不同,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。这种共价键具有极性。
CH3


CH2
Cl

H2C

sp2
CH
+I CH3
-I
sp3
(2)诱导效应
由于成键原子电负性不同,引起电子云沿键链(σ键和键) 按一定方向移动的效应或键的极性通过键链依次诱导传递的 效应叫诱导效应。
3. 超共轭效应C’
(1)概念: 凡是 C-Hσ键与π键的共轭叫超共轭,其产 生的电子效应叫超共轭效应。但这种电子效应不如共轭效应, 这是一种弱的电子效应。
H H C CH H CH2
σ -π超共轭
sp2
σ -p超共轭
+I和+C’使碳正离子和碳自由基稳定
(2)应用:
•①烯的稳定性(消除反应的取向): ﹥ σ -π超共轭 结果使C-C变短,C-H键的数目越多,超共轭效应越强, 相应的烯烃就越稳定。 •②自由基稳定性(烷烃取代取向): 叔C· > 仲C· > 伯C· > ·CH3 σ -p超共轭
•③加成反应的取向
CH3
δ+ δCH CHCH2CH3 2个α —H
CH3 CHCH2CH2CH3 H+ CH3CH2CHCH2CH3
3α -H
Br Br
-
CH3CHCH2CH2CH3 CH3CH2CHCH2CH3 Br
主要
次要
上中间体有5个α-C-H的σ-p超共轭,稳定,得主要产物 下中间体有4个α-C-H的σ-p超共轭
•与不饱和键或不饱和碳相连时,烷基为 供电基。
SP2
•亲电加成中马氏规则的解释:
•烯烃亲电加成反应的活性:双键上烷基越多活性越大。 • 亲电活性:2,3-二甲基-2-丁烯> 2-甲基-2-丁烯> 2﹥ ﹥ ﹥ 甲基-丙烯 >丙烯 > 乙烯
﹥ ﹥ ﹥
②.苯的亲电取代反应的致活基、致钝基
致活基
甲基+I效应 活性中间体稳定 反应活化能低 反应活性大。
O CH2 C O H
O C
Cl
﹥ H3C
CH2
O
H
-I, 酸性增加
+I, 酸性减低
2. 共轭效应
(1)共轭体系 :单双键交替排列的体系中,包含二个或
二个以上π键的体系叫共轭体系。或含有多个p轨道肩并肩重叠 的大π键的体系叫~。 O π-π共轭 CH2 CH C N N+ 偶数个p轨道 Op-π共轭:π键与具有p轨道的原子直接相连的体系 奇数个p轨道
(3)共轭效应对化学性质的影响 ①酸碱性 O
R C O H R C
O-0.5 + H+ O-0.5
• P-π共轭体系使苯酚的酸性较醇强; •C效应使羧酸酸性增强,而醇羟基中无共轭效应,其酸性极弱
•C效应使N上孤对电子的密度分散,降低胺的碱性
O NH2 R C NH2
②反应活性和取向
•卤代烃取代反应: 烯丙基,苄卤型活性大
CH (+C)
Cl
CH2
CH (-C)
CH
O
③特点: a. 远程效应,即无论共轭体系有多大, C效应都能传 递到共轭体系末端,而不因传递距离增加而减弱。 b.偶极交替,在共轭体系中的原子依次出现电荷正负交替分布。 共轭效应的起因是电子的离域, 而诱导效应起因于键的极性或极化。I效应是短程的
相关主题