基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué) L5-5 “烷基到底是吸電子還是給電子的?”綜合分析電子效應(yīng)

L5-1
1. 有機(jī)反應(yīng)本質(zhì):電子云流動(dòng)。
2.如果基團(tuán)G的存在改變了體系的電子云密度,稱之為G具有電子效應(yīng)。
3.電子效應(yīng)很大程度上影響反應(yīng)性。
4.[ 吸電子效應(yīng) ] & [ 給電子效應(yīng)]
5.[ 富電子體系C- ] & [ 缺電子體系C+ ]
6.G-通過(guò)原因分類:
[ 通過(guò)靜電力作用產(chǎn)生電子效應(yīng):直接鍵連 #誘導(dǎo)效應(yīng) ;電場(chǎng)力作用 #場(chǎng)效應(yīng) ] ;
[ 通過(guò)軌道重疊作用產(chǎn)生電子效應(yīng):軌道平行全重疊產(chǎn)生電子離域 #共軛效應(yīng) ;軌道不平行且不垂直產(chǎn)生部分重疊 #超共軛效應(yīng) ] 。
6.區(qū)分“單一效應(yīng)”&“總效應(yīng)”。
7.電子效應(yīng)實(shí)際效果一定是同時(shí)取決于體系和基團(tuán)。
L5-2
1.場(chǎng)效應(yīng):不接觸通過(guò)靜電場(chǎng)作用 ;誘導(dǎo)效應(yīng):通過(guò)原子鏈接觸作用。
2.誘導(dǎo)效應(yīng)對(duì)酸堿性影響:
吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使CH2COO-穩(wěn)定化,給電子誘導(dǎo)效應(yīng)使CH2COO-不穩(wěn)定化 。
更不穩(wěn)定則更易得質(zhì)子,即堿性更強(qiáng) => 吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)的基團(tuán)使體系酸性更強(qiáng)。
3.可以用酸堿平衡常數(shù)標(biāo)度誘導(dǎo)效應(yīng)。
4.通常將乙酸的Ka視為測(cè)量誘導(dǎo)效應(yīng)的零點(diǎn)。
{ Ka'( G ) < Ka( 乙酸 ) } => G有給電子誘導(dǎo)效應(yīng) ;{ Ka'( G ) < Ka( 乙酸 ) }=> G有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)。
Ka'( G )越大,吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)越強(qiáng)。
5.常見(jiàn)吸電子基團(tuán)強(qiáng)弱判斷 21:30 - 32:50
6.正電荷:吸電子場(chǎng)效應(yīng) ;負(fù)電荷:給電子場(chǎng)效應(yīng)。場(chǎng)效應(yīng)需要考慮形式電荷。
7.不會(huì)讓人直接去比較場(chǎng)效應(yīng)與誘導(dǎo)效應(yīng)の大小,但實(shí)際運(yùn)用要考慮是吸電子or給電子の總效應(yīng)。
L5-3
1.[ Π鍵 ]:共軛體系 = 電子離域體系
2.電子離域形成原因:
原子鏈形成共軛結(jié)構(gòu)-電子離域,會(huì)使體系能量降低,有利于整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
3.共軛體系如何形成:
如果體系中的原子的多個(gè)p軌道“軸向平行”,會(huì)發(fā)生有效重疊形成新的大軌道(共軛體系),電子可以在大軌道中自由運(yùn)動(dòng),稱為電子離域。
4.共軛體系類型:
A# p-Π共軛:烯丙基正離子
B# Π-Π共軛:1,3-丁二烯
C# (復(fù)雜)大Π鍵:二氧化氮
類似體系#p-p類共軛 —C+—OH
5.為了形成能量更低更穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu),通常趨向于軌道更大程度重疊,雜化方式發(fā)生改變:sp3 -> sp2 。例外是苯胺,其N雜化方式介于sp2-3。
6.對(duì)5的補(bǔ)充說(shuō)明:雜化方式是由位阻效應(yīng)與離域效應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)所共同決定的。
7.共振論:真實(shí)結(jié)構(gòu)是多種共振極限式的疊加狀態(tài)。
8.共振論觀點(diǎn) (有缺陷):
A# 越穩(wěn)定的共振極限式對(duì)真實(shí)結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)越大 ;
B# 物質(zhì)的共振極限式越多越穩(wěn)定。
9.共振式的穩(wěn)定性規(guī)則:
A# 電荷越少越穩(wěn)定;
B# 異號(hào)電荷越近越穩(wěn)定;
C# 同號(hào)電荷越遠(yuǎn)越穩(wěn)定;
D# 滿足八隅體規(guī)則的更穩(wěn)定;
E# 負(fù)電荷在電負(fù)性較大的原子上更穩(wěn)定。
L5-4
1.共軛效應(yīng)貫穿共軛體系,誘導(dǎo)效應(yīng)貫穿整個(gè)體系。
2.吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)( -I ) ;給電子誘導(dǎo)效應(yīng)( +I )。
3.吸電子共軛效應(yīng)( -C ) ;給電子共軛效應(yīng)( +C )。
4.誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)帶來(lái)的影響可能是相反的,也可能是相同的。
分析總效應(yīng)時(shí)應(yīng)注意二者作用與大小。
5.一些體系分析
A# 羰基與雙鍵體系直接相連:( -I,-C ) 總效應(yīng)吸電子。體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn):強(qiáng)極性Π體系與雙鍵相連。
B# 雙鍵與酰胺直接相連:研究直接與體系相連的是給電子共軛還是吸電子共軛。
C# 胺基與雙鍵直接相連:( -I,+C ) 總效應(yīng)給電子。原因:C-N の 軌道匹配性很好,共軛效應(yīng)影響 > 誘導(dǎo)效應(yīng)影響。體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電負(fù)性大,有LP孤對(duì)電子,同為二周期軌道匹配性好。
D# 氯與雙鍵直接相連:( -I,+C ) 總效應(yīng)吸電子。原因:C-Cl の 軌道匹配性不好,共軛效應(yīng)影響 < 誘導(dǎo)效應(yīng)影響。體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電負(fù)性大,有LP孤對(duì)電子,不同周期軌道匹配性不好。
6.超共軛效應(yīng):不相互垂直的軌道,即使非軸向平行,亦有形成部分有效重疊使體系能量降低變更穩(wěn)定的趨勢(shì)。
超共軛效應(yīng)可解釋部分甲基取代程度高更穩(wěn)定的現(xiàn)象,常見(jiàn)有σ-Π超共軛&σ-p超共軛。
L5-5
1.EDG/EWG判斷標(biāo)準(zhǔn):
將乙酸上的-H換成-R后,Kar > Kah,-R 具有吸電子效應(yīng) ;Kar < Kah,-R 具有給電子效應(yīng)。
2.烷基電子效應(yīng)綜合考慮因素:
溶劑化效應(yīng) & 誘導(dǎo)效應(yīng) & 超共軛效應(yīng)(分別對(duì)應(yīng):空間位阻-電負(fù)性-軌道重疊影響 )。
3.比較C+和叔丁基C的穩(wěn)定性:微小的超共軛效應(yīng)使叔丁基C更穩(wěn)定。
烷基給電子效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是 σC-H的給電子效應(yīng)。
4.在氣相中,烷基表現(xiàn)反常表現(xiàn)出吸電子誘導(dǎo)效應(yīng),且-tBu > -ipr > -Me > -H。
5.在液相中,還要考慮溶劑化效應(yīng)對(duì)于電離的影響,烷基表現(xiàn)出給電子效應(yīng),且-tBu > -ipr > -Me > -H。
6.有機(jī)反應(yīng)一般在液相/溶液中進(jìn)行,且基團(tuán)電負(fù)性比C大,烷基表現(xiàn)為給電子基團(tuán)。
烷基表現(xiàn)出吸電子效應(yīng)的特殊情況:A#氣相中 ;B#RMgX 。