《诱导效应和共轭效应.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《诱导效应和共轭效应.ppt（37页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、诱导效应和共轭效应,一、诱导效应,由于成键原子电负性不同所引起的，电子云沿键链（包括键和键）按一定方向移动的效应，或者说是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），通常用“I”表示。,狭义的诱导效应： 分子中键上传导的电子效应。,+ I 效应：(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3,1、诱导效应的分类,广义的诱导效应： 电子效应可在键上传导也可在空间或者媒介传导,2、诱导效应的强度及其比较次序,1）根据酸碱强度,+ I 效应：(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3,-I 效应：F Cl Br I,2）根据偶极矩,3）
2、根据元素周期表,同周期电负性随族数的增加而递增,同族-电负性随周期数增高而递减,-I,-I,+I,+I,吸电子诱导效应（- I）：,供电子诱导效应（+ I）：,原子或基团的吸电子能力顺序如下-电负性：,3、诱导效应的性质,1）取代羧酸的酸性与在烃基同一位置上引入-I基团的数目 有关，数目越多，酸性越强。,2）取代羧酸的酸性与-I基团离羧基的距离有关，距离越远，影响越小。,3、诱导效应的用途,1）判断体系酸碱性,2）影响亲电亲核取代速度,二、轨道杂化理论的基本要点, 在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的原子轨道。这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫做
3、杂化轨道。 杂化轨道理论认为：在分子形成过程中，通常存在激发、化、轨道重叠等过程。 注意： 原子轨道的杂化只有在分子形成过程才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的； 只有原子轨道能量相近的轨道才能发生杂化。,轨道成分变了,杂化后的轨道,单个轨道的能量变了,轨道的伸展方向、形状变了,结果当然是更有利于成键！,变了, 轨道杂化过程中总能量守恒, 杂化前后轨道数目守恒,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,甲烷的CH键,与基态轨道相比，杂化轨道具有以下特点：a). 能量相等，成分相同（1/4s轨
4、道和3/4p轨道）； b). 杂化轨道的电子云分布更集中，可使成键轨道间的重叠部分增大，成键能力增强；c). sp3 杂化轨道在空间尽量伸展，呈最稳定正四面体型，轨道夹角10928。 sp3 杂化又称为正四面体杂化。,sp2杂化 碳原子的2s轨道与二个2p轨道杂化，形成三个能量 相等、形状相同的sp2轨道。每个轨道中有一个价电子，未杂化的2Pz也有一个电子。,a). 杂化轨道成分：1/3s轨道和2/3p轨道；b). 成键能力较sp3杂化轨道弱，但较未杂化轨道强；c). 杂化轨道呈平面三角形，轨道夹角120。未杂化2p轨道垂直于这一平面。,sp杂化 碳原子的2s轨道与一个2p轨道杂化，形成两个能
5、量相等、形状相同的sp杂化轨道，每个轨道中一个电子，未杂化的两个2P轨道中也各有一个电子。,杂化轨道不同，成键能力亦不同，其次序是： sp3d2 sp3d sp3 sp2 sp,不同的杂化轨道，空间取向不同，构成不同的几何图形。由不同的杂化轨道成键形成的分子，几何构型也不同。,不同杂化方式的轨道形状、s 成分的多寡及不同杂化碳原子的电负性是不同的。, 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,3共价键的键型, 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。,
6、 py- py, pz- pz,键 键,轨道重叠方式 “头碰头” “肩并肩”,轨道重叠程度 大 小,键能 大 小,稳定性 高 低,三、共轭效应,一、共轭体系,1、 共轭体系的涵义 （共轭 平均分担之意，如牛之轭）,在分子结构中，含有三个或三个以上相邻且共平面的原子时，这些原子中相互平行的轨道之间相互交盖连在一起，从而形成离域键（大键）体系称为共轭体系。,P轨道之间的相互交盖，使共轭体系中电子云分布产生离域作用，键长趋于平均化，分子的内能降低，更稳定共轭体系的现象称为共轭效应。,2、共轭效应：,4、共轭体系的类型,a) -共轭体系:,b) P-共轭体系:,c) -共轭体系： CH3-CH=CH2
7、,d) -P共轭体系： 超共轭体系,5、形成共轭体系的条件,构成共轭体系的原子必须在同一平面内，且其 p 轨道的对称轴垂直于该平面， p 轨道的数目大于等于3。,3、超共轭效应,电子的离域， 轨道与P轨道或轨道部分侧面交盖重叠,二、共轭体系,1. , - 共轭体系,由电子的离域所体现的共轭效应，称为， - 共轭体系。, , - 共轭体系的结构特征是：双键、单键、双键交替连接。组成该体系的不饱和键可以是双键，也可以是三键；组成该体系的原子也不是仅限于碳原子，还可以是氧、氮等其它原子。,在共轭体系中， 电子离域的表示方法：,2. p , - 共轭体系,与双键碳原子直接相连的原子上有 p 轨道，这个
8、p 轨道与 键的 p 轨道平行，从侧面重叠构成 p , - 共轭体系。,能形成 p , - 共轭体系的除具有未共用电子对的中性分子外，还可以是正、负离子或自由基。,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),- 超共轭体系,(2), p - 超共轭体系,能形成, p - 超共轭体系的可以是碳正离子或碳自由基。,- 和, p -超共轭体系的共同特点是：参与超共轭的CH 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：, , - 共轭 p , - 共轭 ,- 超共轭 , p - 超共轭,三、共轭体系的特点,a） 组成共轭体系的原子具共平面
9、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）。,四、静态共轭效应的相对强度,1） 对P-共轭效应有两种情况：,b 缺电子时，电子云向P轨道转移，呈吸电子共轭效应（- C）。其相对强度视体系结构而定。,a 富电子时，P电子朝着双键方向转移，呈供电子共轭效应（+C）。,2）-共轭的相对强度,双键与电负性大的不饱和基团共轭时，共轭体系的电子云向电负性大的元素偏移，呈现出吸电子的共轭效应（- C）。例如 ：,其相对强度为：=O=NR=CR2 =O=S,