基础有机化学 L5-5 “烷基到底是吸电子还是给电子的?”综合分析电子效应
L5-1
1. 有机反应本质:电子云流动。
2.如果基团G的存在改变了体系的电子云密度,称之为G具有电子效应。
3.电子效应很大程度上影响反应性。
4.[ 吸电子效应 ] & [ 给电子效应]
5.[ 富电子体系C- ] & [ 缺电子体系C+ ]
6.G-通过原因分类:
[ 通过静电力作用产生电子效应:直接键连 #诱导效应 ;电场力作用 #场效应 ] ;
[ 通过轨道重叠作用产生电子效应:轨道平行全重叠产生电子离域 #共轭效应 ;轨道不平行且不垂直产生部分重叠 #超共轭效应 ] 。
6.区分“单一效应”&“总效应”。
7.电子效应实际效果一定是同时取决于体系和基团。
L5-2
1.场效应:不接触通过静电场作用 ;诱导效应:通过原子链接触作用。
2.诱导效应对酸碱性影响:
吸电子诱导效应使CH2COO-稳定化,给电子诱导效应使CH2COO-不稳定化 。
更不稳定则更易得质子,即碱性更强 => 吸电子诱导效应的基团使体系酸性更强。
3.可以用酸碱平衡常数标度诱导效应。
4.通常将乙酸的Ka视为测量诱导效应的零点。
{ Ka'( G ) < Ka( 乙酸 ) } => G有给电子诱导效应 ;{ Ka'( G ) < Ka( 乙酸 ) }=> G有吸电子诱导效应。
Ka'( G )越大,吸电子诱导效应越强。
5.常见吸电子基团强弱判断 21:30 - 32:50
6.正电荷:吸电子场效应 ;负电荷:给电子场效应。场效应需要考虑形式电荷。
7.不会让人直接去比较场效应与诱导效应の大小,但实际运用要考虑是吸电子or给电子の总效应。
L5-3
1.[ Π键 ]:共轭体系 = 电子离域体系
2.电子离域形成原因:
原子链形成共轭结构-电子离域,会使体系能量降低,有利于整体结构的稳定。
3.共轭体系如何形成:
如果体系中的原子的多个p轨道“轴向平行”,会发生有效重叠形成新的大轨道(共轭体系),电子可以在大轨道中自由运动,称为电子离域。
4.共轭体系类型:
A# p-Π共轭:烯丙基正离子
B# Π-Π共轭:1,3-丁二烯
C# (复杂)大Π键:二氧化氮
类似体系#p-p类共轭 —C+—OH
5.为了形成能量更低更稳定的共轭结构,通常趋向于轨道更大程度重叠,杂化方式发生改变:sp3 -> sp2 。例外是苯胺,其N杂化方式介于sp2-3。
6.对5的补充说明:杂化方式是由位阻效应与离域效应竞争所共同决定的。
7.共振论:真实结构是多种共振极限式的叠加状态。
8.共振论观点 (有缺陷):
A# 越稳定的共振极限式对真实结构贡献越大 ;
B# 物质的共振极限式越多越稳定。
9.共振式的稳定性规则:
A# 电荷越少越稳定;
B# 异号电荷越近越稳定;
C# 同号电荷越远越稳定;
D# 满足八隅体规则的更稳定;
E# 负电荷在电负性较大的原子上更稳定。
L5-4
1.共轭效应贯穿共轭体系,诱导效应贯穿整个体系。
2.吸电子诱导效应( -I ) ;给电子诱导效应( +I )。
3.吸电子共轭效应( -C ) ;给电子共轭效应( +C )。
4.诱导效应和共轭效应带来的影响可能是相反的,也可能是相同的。
分析总效应时应注意二者作用与大小。
5.一些体系分析
A# 羰基与双键体系直接相连:( -I,-C ) 总效应吸电子。体系结构特点:强极性Π体系与双键相连。
B# 双键与酰胺直接相连:研究直接与体系相连的是给电子共轭还是吸电子共轭。
C# 胺基与双键直接相连:( -I,+C ) 总效应给电子。原因:C-N の 轨道匹配性很好,共轭效应影响 > 诱导效应影响。体系结构特点:电负性大,有LP孤对电子,同为二周期轨道匹配性好。
D# 氯与双键直接相连:( -I,+C ) 总效应吸电子。原因:C-Cl の 轨道匹配性不好,共轭效应影响 < 诱导效应影响。体系结构特点:电负性大,有LP孤对电子,不同周期轨道匹配性不好。
6.超共轭效应:不相互垂直的轨道,即使非轴向平行,亦有形成部分有效重叠使体系能量降低变更稳定的趋势。
超共轭效应可解释部分甲基取代程度高更稳定的现象,常见有σ-Π超共轭&σ-p超共轭。
L5-5
1.EDG/EWG判断标准:
将乙酸上的-H换成-R后,Kar > Kah,-R 具有吸电子效应 ;Kar < Kah,-R 具有给电子效应。
2.烷基电子效应综合考虑因素:
溶剂化效应 & 诱导效应 & 超共轭效应(分别对应:空间位阻-电负性-轨道重叠影响 )。
3.比较C+和叔丁基C的稳定性:微小的超共轭效应使叔丁基C更稳定。
烷基给电子效应的实质是 σC-H的给电子效应。
4.在气相中,烷基表现反常表现出吸电子诱导效应,且-tBu > -ipr > -Me > -H。
5.在液相中,还要考虑溶剂化效应对于电离的影响,烷基表现出给电子效应,且-tBu > -ipr > -Me > -H。
6.有机反应一般在液相/溶液中进行,且基团电负性比C大,烷基表现为给电子基团。
烷基表现出吸电子效应的特殊情况:A#气相中 ;B#RMgX 。

