武漢大學(xué)有機化學(xué)課件-電子效應(yīng)

電子效應(yīng)本課件將深入探討有機化學(xué)中的電子效應(yīng)，揭示原子間電子云分布的影響，以及它如何影響分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)性。電子效應(yīng)概述定義電子效應(yīng)是指原子或基團(tuán)對分子中電子云分布的影響，影響分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)性。類型主要分為誘導(dǎo)效應(yīng)、共振效應(yīng)和極化效應(yīng)，以及它們之間的相互作用。誘導(dǎo)效應(yīng)定義通過σ鍵傳遞電子云密度的影響，改變鍵的極性，進(jìn)而影響分子性質(zhì)。類型分為吸電子效應(yīng)和供電子效應(yīng)，由取代基的電負(fù)性決定。誘導(dǎo)效應(yīng)的表現(xiàn)形式1酸性吸電子基團(tuán)增強酸性，供電子基團(tuán)減弱酸性。2堿性吸電子基團(tuán)減弱堿性，供電子基團(tuán)增強堿性。3反應(yīng)活性吸電子基團(tuán)降低反應(yīng)活性，供電子基團(tuán)提高反應(yīng)活性。電子轉(zhuǎn)移與誘導(dǎo)效應(yīng)1電子轉(zhuǎn)移電負(fù)性大的原子吸引電子，形成部分負(fù)電荷。2誘導(dǎo)效應(yīng)部分電荷通過σ鍵傳遞，影響相鄰原子電子云密度。3影響分子性質(zhì)影響酸堿性、反應(yīng)活性等分子性質(zhì)。共軛系統(tǒng)中的誘導(dǎo)效應(yīng)1共軛系統(tǒng)多個雙鍵或單雙鍵交替排列的結(jié)構(gòu)，形成π電子云離域。2誘導(dǎo)效應(yīng)影響吸電子基團(tuán)降低π電子云密度，供電子基團(tuán)提高π電子云密度。3共振效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)會影響共振效應(yīng)的大小和方向。芳香化合物中的誘導(dǎo)效應(yīng)芳香性苯環(huán)中電子云離域，具有特殊的穩(wěn)定性。誘導(dǎo)效應(yīng)影響取代基對苯環(huán)電子云密度影響，影響其反應(yīng)活性。簇取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)1累加效應(yīng)多個吸電子或供電子基團(tuán)的影響累加。2相互影響多個取代基相互影響，改變電子云分布。3復(fù)雜性需要綜合考慮各個取代基的影響。鄰位取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)空間效應(yīng)鄰位取代基的空間位阻影響電子云分布。電子效應(yīng)取代基的吸電子或供電子效應(yīng)影響分子性質(zhì)。反共軛效應(yīng)定義當(dāng)共軛體系中存在吸電子基團(tuán)時，電子云密度降低，導(dǎo)致體系不穩(wěn)定。影響反共軛效應(yīng)降低體系穩(wěn)定性，提高反應(yīng)活性。應(yīng)用在有機合成中，利用反共軛效應(yīng)設(shè)計特定反應(yīng)。反共軛效應(yīng)的表現(xiàn)形式1電子云密度降低，分子體系不穩(wěn)定。2反應(yīng)活性增加，更容易發(fā)生反應(yīng)。3酸堿性發(fā)生變化，影響物質(zhì)的性質(zhì)。極化效應(yīng)定義由于分子中原子電負(fù)性差異，電子云發(fā)生偏移，形成偶極矩。影響影響分子極性、溶解度、沸點等物理性質(zhì)。應(yīng)用解釋極性溶劑對反應(yīng)的影響，預(yù)測反應(yīng)方向。極化效應(yīng)與電荷分布極化效應(yīng)導(dǎo)致電子云偏移。形成部分正電荷和部分負(fù)電荷。影響分子偶極矩，影響分子性質(zhì)。極化效應(yīng)與酸性通過極化效應(yīng)解釋一些反應(yīng)親電取代反應(yīng)極化效應(yīng)影響親電試劑攻擊位置。SN1和SN2反應(yīng)極化效應(yīng)影響反應(yīng)速率和產(chǎn)物分布。共振效應(yīng)定義通過π電子云離域，使分子結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，影響分子性質(zhì)。表現(xiàn)形成多個共振結(jié)構(gòu)，電子云在多個原子間離域。共振效應(yīng)的表現(xiàn)形式1穩(wěn)定性共振效應(yīng)使分子更穩(wěn)定，降低反應(yīng)活性。2反應(yīng)活性共振效應(yīng)降低反應(yīng)活性，使分子更穩(wěn)定。3電子云分布電子云離域，影響分子性質(zhì)。共振與穩(wěn)定性1共振能共振結(jié)構(gòu)的能量更低，使分子更穩(wěn)定。2穩(wěn)定性共振能越大，分子越穩(wěn)定，反應(yīng)活性越低。3結(jié)構(gòu)影響共振結(jié)構(gòu)數(shù)量和離域程度影響穩(wěn)定性。共振與反應(yīng)活性反應(yīng)活性共振效應(yīng)降低反應(yīng)活性，使分子更穩(wěn)定。穩(wěn)定性共振能越大，產(chǎn)物越穩(wěn)定，反應(yīng)更易進(jìn)行。共振與電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)影響共振結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。共振效應(yīng)共振效應(yīng)影響電子云分布，影響分子性質(zhì)。混合效應(yīng)1誘導(dǎo)效應(yīng)通過σ鍵傳遞電子云密度，影響鍵的極性。2共振效應(yīng)通過π電子云離域，使分子結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。3極化效應(yīng)由于分子中原子電負(fù)性差異，電子云發(fā)生偏移。電子效應(yīng)與化學(xué)鍵鍵長電子效應(yīng)影響鍵長，影響分子結(jié)構(gòu)。鍵角電子效應(yīng)影響鍵角，影響分子形狀。鍵能電子效應(yīng)影響鍵能，影響分子穩(wěn)定性。電子效應(yīng)與反應(yīng)性1吸電子基團(tuán)降低反應(yīng)活性。2供電子基團(tuán)提高反應(yīng)活性。3共振效應(yīng)降低反應(yīng)活性，使分子更穩(wěn)定。電子效應(yīng)與光譜性質(zhì)紫外光譜電子效應(yīng)影響紫外光譜，影響分子吸收波長。紅外光譜電子效應(yīng)影響紅外光譜，影響分子振動頻率。核磁共振譜電子效應(yīng)影響核磁共振譜，影響信號化學(xué)位移。電子效應(yīng)與物理性質(zhì)影響分子極性，影響溶解度。影響分子間作用力，影響沸點和熔點。影響分子形狀，影響物質(zhì)的性質(zhì)。電子效應(yīng)的定量表達(dá)漢密爾頓算符描述分子體系能量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，包含電子效應(yīng)。量子化學(xué)計算利用量子化學(xué)計算方法定量表達(dá)電子效應(yīng)。電子效應(yīng)在有機合成中的應(yīng)用反應(yīng)方向電子效應(yīng)影響反應(yīng)方向，控制產(chǎn)物生成。反應(yīng)速率電子效應(yīng)影響反應(yīng)速率，提高合成效率。電子效應(yīng)的綜合考慮1誘導(dǎo)效應(yīng)通過σ鍵傳遞電子云密度，影響鍵的極性