第三章电子效应和空间效应精选PPT.ppt
《第三章电子效应和空间效应精选PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章电子效应和空间效应精选PPT.ppt(82页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第三章电子效应和空间效应第1页,本讲稿共82页第2页,本讲稿共82页规则:规则:1.同周期的原子(同周期的原子(I):):2.同族的原子(同族的原子(I):F Cl Br I电负性:电负性:4.0 3.0 2.8 2.5 3.相同的原子:相同的原子:不饱和度越大,不饱和度越大,-I 效应越强效应越强4.带正电荷的取代基的带正电荷的取代基的 I 强强带负电荷的取代基的带负电荷的取代基的+I 强强第3页,本讲稿共82页一般规律:成键的两原子的电负性差在一般规律:成键的两原子的电负性差在00.6间,可认为键没有极性,是非极性键;间,可认为键没有极性,是非极性键;0.61.7间,可认为键间,可认为键有
2、极性,是有极性,是极性键;极性键;1.7以上,可认为该键就是离子键。以上,可认为该键就是离子键。第4页,本讲稿共82页第5页,本讲稿共82页第6页,本讲稿共82页 例:例:CH3+Cl-键距键距 =qd q:中心电荷中心电荷 d:正负电荷中心的距离正负电荷中心的距离分子的偶极距是各键的键距向量和分子的偶极距是各键的键距向量和:=0 =0 =1.94D Cl-Cl (键距为零键距为零)第7页,本讲稿共82页3.2诱导效应诱导效应 4.2.1 定定义义:诱诱导导效效应应是是指指在在有有机机化化合合物物中中由由于于电电负负性性不不同同的的取取代代基基的的影影响响,使使整整个个分分子子中中成成键键电电
3、子子云云按按取取代代基基团团的的电电负负性性所所决决定定的的方方向向而而偏偏移的效应。移的效应。-I效应效应:CH3+-CH2+-CH2+Cl-+I效应效应:诱导效应在没有外加电场影响下也存在,它体现的是分子自身的性质。诱导效应一般用诱导效应在没有外加电场影响下也存在,它体现的是分子自身的性质。诱导效应一般用 I 表示,表示,饱和饱和 C-H 键的诱导效应规定为零。键的诱导效应规定为零。第8页,本讲稿共82页 当一个原子或原子团与碳原子成键后,电子云偏离碳原子,当一个原子或原子团与碳原子成键后,电子云偏离碳原子,称为称为-I 效应。效应。例:例:一般来说,原子吸电子能力越强,一般来说,原子吸电
4、子能力越强,-I效应就越大。例:效应就越大。例:-F-Cl-Br-I,-F-OR-NR2,-O+R2-N+R3第9页,本讲稿共82页 +I诱诱导导效效应应与与-I诱诱导导效效应应相相反反。具具有有+I效效应应的的原原子子或或原原子子团团与与碳碳原原子子成成键键后后,可可使使电子云偏向该碳原子。正诱导效应用电子云偏向该碳原子。正诱导效应用+I表示。例:表示。例:具有具有+I效应的原子团主要是烷基,并只有在与不饱和碳相连时才呈效应的原子团主要是烷基,并只有在与不饱和碳相连时才呈+I效应效应:(CH3)3C-(CH3)2CH-CH3CH2-CH3-第10页,本讲稿共82页 3.2.2 3.2.2 诱
5、导效应传递诱导效应传递 沿键链传递沿键链传递,以静电诱导方式进行以静电诱导方式进行,只涉及电子云只涉及电子云分布和键极性改变分布和键极性改变,一般不引起整个电荷转移和价态一般不引起整个电荷转移和价态变化变化.氯原子吸电诱导氯原子吸电诱导甲基供电诱导甲基供电诱导第11页,本讲稿共82页第12页,本讲稿共82页 3.2.3 3.2.3 诱导效应相对强度诱导效应相对强度 取决于官能团中心原子相对电负性大小取决于官能团中心原子相对电负性大小.周期表位周期表位:-F -Cl -Br -I:-F -Cl -Br -I -F -OH NH -F -OH NH2 2 CH CH3 3 所带电荷所带电荷:带带正
6、电荷正电荷的吸电的吸电诱导效应强诱导效应强 -N N+R R3 3 -NR -NR2 2 带带负电荷负电荷的的供电诱导效应强供电诱导效应强 -O O-OROR第13页,本讲稿共82页 饱和度饱和度:随不饱度增大随不饱度增大,吸电诱导效应增强吸电诱导效应增强第14页,本讲稿共82页3.2.3诱导效应的加和性诱导效应具有加和性,一个典型例子是-氯代乙酸的酸性。氯原子取代越多,酸性越强。pKaCH3COOH4.75ClCH2COOH2.86Cl2CHCOOH1.26Cl3CCOOH0.64第15页,本讲稿共82页3.3静态诱导效应的强度及其比较静态诱导效应的强度及其比较4.3.1诱导效应的强度主要取
7、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:FOHNH2CH3;+I效应:第16页,本讲稿共82页同主族-I效应FClBrI;ORSRSeR;+I效应:O-S-Se-Te-第17页,本讲稿共82页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。例如-I效应:+I效应:O-OR如果中心原子相同而不饱和程度不同,通常随着不饱和程度的增大,吸电的诱导效应增强。例如=OORN=NRNR2第18页,本讲稿共82页3.3.2诱导效应强度的比较(1)根据酸碱的强度比较根据酸碱的强度
8、比较选取适当的酸或碱,以不同的原子或基团取代其中某一个氢原子,测定取代酸碱的离解常数,可以估算出这些原子或基团的诱导效应次序。例如由各种取代乙酸的离解常数,可以得出下列基团诱导效应的强度次序。+I效应:NO2N+(CH3)3CNFClBrIOHOCH3C6H5CH=CH2HCH3CH2CH3C(CH3)3(-I效应的方向与此相反)第19页,本讲稿共82页 上上面面为为静静态态分分子子中中所所表表现现出出来来的的诱诱导导效效应应,称称静静态态诱诱导导效效应应,它它仅仅与与键键本本身身的的极极性性有有关关。另另外外,在在化化学学反反应应中中,由由于于分分子子受受到到许许多多外外界界条条件件的的影影
9、响响,例例另另一一分分子子的的影影响响,其其它它进进攻攻试试剂剂的的影影响响,溶溶剂剂的的影影响响等等等等。在在外外界界电电场场的的作作用用下下,分分子子会会发发生生诱诱导导极极化化,这这种种在在外外界界电电场场影影响响下下在在化化学学反反应应时时才才表表现现出出来来的的诱诱导导效效应应称称为为动动态态诱导效应诱导效应。动态诱导效应往往是有机反应得以实现的决定性因素。动态诱导效应往往是有机反应得以实现的决定性因素。第20页,本讲稿共82页3.4动态诱导效应动态诱导效应静态诱导效应,是分子本身所固有的性质,是与键的极性即其基态时的永久极性有关的。当某个外来的极性核心接近分子时,能够改变共价键电子
10、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。正常状态(静态)试剂作用下的状态第21页,本讲稿共82页3.4.1动态诱导效应与静态诱导效应的不同。(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)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
11、化学反应也不一定有促进作用。第22页,本讲稿共82页 静态诱导效应:分子固有性质静态诱导效应:分子固有性质,可促进反可促进反应进行应进行,也可阻碍反应进行也可阻碍反应进行 动态诱导效应:进攻试剂引起动态诱导效应:进攻试剂引起,只有助于只有助于反应进行反应进行,不可能阻碍或延缓反应不可能阻碍或延缓反应 在化学反应过程中在化学反应过程中,动态主导动态主导第23页,本讲稿共82页3.4诱导效应对反应活性的影响诱导效应对反应活性的影响3.4.1对反应方向的影响对反应方向的影响例如例如(1)丙烯与卤化氢加成,遵守马氏规则,而)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
12、方向加三氯丙烯加卤化氢则按反马氏规则的方向加成。成。Cl3CCH=CH2+HClCl3CH2CH2Cl(2)在在苯苯环环的的定定位位效效应应中中,+N(CH3)3具具有有强强烈烈的的-I效效应应,所所以以是是很很强强的的间间位位定定位位基基,在在苯苯环环亲亲电电取取代代反反应应中中主主要要得得到到间间位位产产物物,而而且且使使亲亲电电取取代代比比苯苯难难于于进行。进行。第24页,本讲稿共82页3.4.2对反应机理的影响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CH3Br主要按SN2历程进行,而叔溴代烷如(CH3)3CBr则主要遵从SN1历
13、程进行。第25页,本讲稿共82页3.4.3对反应速率的影响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。如下列化合物发生亲核加成的活性顺序为:Cl3CCHOCl2CHCHOClCH2CHOCH3CHO第26页,本讲稿共82页3.4.4对化学平衡的影响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
14、衡常数增大或减小。如乙酸中的一个-氢原子被氯原子取代后,由于氯的-I效应,使羧基离解程度加大,而且使生成的氯乙酸负离子比乙酸负离子稳定,所以K2K1:第27页,本讲稿共82页例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。第28页,本讲稿共82页练习1下列羰基化合物分别与亚硫酸氢钠溶液加成,哪一个反应速度快?哪一个最慢?为什么?第29页,本讲稿共82页第30页,本讲稿共82页 4.5.
15、1 4.5.1 电子离域与共轭效应电子离域与共轭效应 电子离域电子离域:成键电子受分子中其它原子成键电子受分子中其它原子核作用产生电子的离域现象核作用产生电子的离域现象(离域键离域键)共轭体系共轭体系:包含离域键的体系包含离域键的体系 共轭效应共轭效应:共轭体系中原子间相互影响共轭体系中原子间相互影响的电子效应的电子效应 CH CH2 2=CH-CH=CH=CH-CH=CH2 2 结果结果:键长平均化键长平均化 3.5 3.5 共轭效应共轭效应第31页,本讲稿共82页3静态共轭效应静态共轭效应静态共轭效应是在没有外来因素的影响,分子本身就存在固有的一种永久的效应1.共轭效应的主要表现:(1)电
16、子密度发生了平均化,引起了键长的平均化,(2)共轭体系的能量降低。各能级之间能量差减小,分子中电子激发能低,以致使共轭体系分子的吸收光谱向长波方向移动。随着共轭链增长,吸收光谱的波长移向波长更长的区域,进入可见光区。颜色最大吸收峰波长(nm)丁二烯无217己三烯无258二甲辛四烯淡黄298蕃茄红素红色470第32页,本讲稿共82页 共轭效应的相对强度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电子的原子或原子团显示出的共轭效应称为+C效应,吸引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33页,本讲稿共82页3.5.2,
17、共轭共轭,共轭体系结构特征:重键、单键、重键交替。共轭体系结构特征:重键、单键、重键交替。1,3丁二烯丁二烯 1,3,5己三己三 烯烯乙烯基乙炔乙烯基乙炔 乙烯基甲醛乙烯基甲醛 丙烯腈丙烯腈第34页,本讲稿共82页,共轭体系的特点共轭体系的特点 电子离域:电子离域:电子不是固定在双键的电子不是固定在双键的2个个 C原子之间,而是分布在共轭原子之间,而是分布在共轭 体系中的几个体系中的几个C原子上。原子上。键长趋于平均化键长趋于平均化 降低了分子的能量,提高了体系的稳定性降低了分子的能量,提高了体系的稳定性 1,3戊二烯戊二烯 二烯烃二烯烃 氢化热氢化热/(kJmol-1)1,4戊二烯戊二烯 2
18、26254离域能或共振能:离域能或共振能:28 kJmol-1第35页,本讲稿共82页3.5.3 p,共轭体系:共轭体系:烯丙基正离子烯丙基正离子(allylic carbocation):共轭效应共轭效应(conjugated effects):在共轭体系中电子离域的作用。在共轭体系中电子离域的作用。或或,共轭效应:由于共轭效应:由于电子离域的共轭电子离域的共轭效应。效应。所有原子共平面;所有原子共平面;正、负电荷交替;正、负电荷交替;共轭效应的传递不受传递距离的影响。共轭效应的传递不受传递距离的影响。第36页,本讲稿共82页 p-p-共轭共轭第37页,本讲稿共82页第38页,本讲稿共82页
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三章 电子效应和空间效应精选PPT 第三 电子效应 空间 效应 精选 PPT
限制150内