有机化学(全国中医药行业高等教育“十四五”规划教材)
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一、诱导效应

由于极性共价键的存在,从而使整个分子的电子云沿着碳链向某一方向偏移的现象,称为诱导效应(inductive effect),用符号I表示。img用以表示电子移动的方向。例如:氯原子取代了烷烃碳原子上的氢原子后,由于氯的电负性较大,吸引电子的能力较强,会使碳氯键电子向氯原子偏移,导致氯带有部分负电荷(δ-)、碳带有部分正电荷(δ+)。带部分正电荷的α碳又会吸引相邻β碳周围的电子,使其也产生电子偏移,也带部分正电荷(δδ+),但偏移程度小一些,这样依次影响下去,会使整个分子的电子云沿碳链向氯原子所在方向偏移。

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不同原子或基团所引起的诱导效应在方向和强度上有所不同。诱导效应的方向是以碳氢化合物的氢原子作为标准比较得出的。

若一个电负性比氢强的原子或基团取代了氢,所引起的诱导效应是吸电子的,该取代基被称为吸电子基。由吸电子基引起的诱导效应为负诱导效应(-I效应)。

若一个电负性比氢弱的原子或基团取代了氢,所引起的诱导效应是斥(给)电子的,该取代基被称为斥(给)电子基。由斥电子基引起的诱导效应为正诱导效应(+I效应)。

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下面是一些原子或基团诱导效应的大小次序:

吸电子基团(-I效应):—NO2>—CN>—F>—Cl>—Br>—I>imgCH>—OCH3>—C6H5>—CH==CH2>H

斥电子基团(+I效应):(CH33C—>(CH32CH—>CH3CH2—>CH3—>H

原子或基团诱导效应强度的大小,与原子在周期表中的位置及基团的结构密切相关,其一般规律如下:

1.同族元素原子序数越大吸电子能力越弱。例如,下列原子-I效应强度顺序为:

—F>—Cl>—Br>—I

2.同周期元素原子序数越大吸电子能力越强。例如,下列原子-I效应强度顺序为:

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3.对不同杂化状态的碳原子来说,杂化轨道s成分所占比例越多,其吸电子能力越强。例如,下列基团-I效应强度顺序为:

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诱导效应在传递过程中呈现的规律是:沿碳链依次向下传递,逐步减弱,在仅由σ电子构成的碳链中传递时减弱迅速,一般经过三个σ键后其强度已经很弱,经过五个σ键后其强度已基本消失。

诱导效应可以用来解释分子在理化性质方面的差异。例如,氯原子取代乙酸的α-H后,形成α-氯代乙酸,由于氯的吸电子诱导效应通过碳链传递,导致羧基中O—H键极性增大,氢更易以质子形式解离,从而使酸性增强。所以ClCH2COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。

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