是不是原子键能越大物质越稳定吗吸引电子的能力越强，也就是电负性越强，电子指的是成键的键中的电子？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-02-19 13:45 标签： 键能越大物质越稳定吗
编者水平有限，如果内容出现错误，欢迎在评论区或者私信我指出哦。文章暂时是初稿，后续有修改或添加会持续更新。（本来想最后整理一些关于电子效应的解题应用。搜集了一些资料后发现，已经有很多相关的论文，我也就不再赘述，文末最后放上相应的论文题目，大家可以自行查看。）专栏目录我自己在学习的时候，听到过一个关于电子效应的比喻。忘了是在网上看到还是谁说的。诱导效应，就像借钱给别人投资，而共轭效应就像大家把钱凑在一起，合伙做生意。我觉得可能不是那么准确，却也是一种自己理解化学原理的方式。抽象复杂的东西如果能够转化为比较简单的——比如说口诀，比如说简单的例子。就能够深刻地记忆。就像高中里很多化学原理，通过一些口诀，过了五六年都还印象深刻，我自己印象最深刻的要属元素周期表的口诀了，嫁给那美女，哈哈哈。当然，这个过程，是靠自己来摸索的。还是我经常强调和重复的那句话，别人的整理，是别人的，自己的整理，才有可能转化为自己的知识。那么说回正题，电子效应，究竟是什么？它起什么作用呢？看到一篇论文有过对于电子效应的描述，名字叫有机化学的三个主线（见文后参考文献），作者将官能团，电子效应，稳定性原理作为有机化学的三个主线。官能团结构决定物质性质、电子效应影响物质性质、有机化学反应遵循稳定性原理。这三条主线互相关联，相辅相成。[1]电子效应可以影响物质的性质，这个总结是很好的。官能团影响性质，哪怕是一个刚接触有机化学的人都了解，这是个大方向。可具体到纷繁复杂的有机化合物电子效应包括诱导效应、共扼效应、场效应和极化效应等，是在大量实验事实的基础上，总结出来用于解释化学现象的一种理论。诱导效应是基于定域键基础上的短程电子效应;共轭效应是基于离域键基础上的远程的电子效应。在有机化合物中，往往同时存在以上两种电子效应。也就是说，最主要的两个电子效应，就是诱导效应和共轭效应。文章的主要内容就是解释这两个电子效应。当然，我只是浅显地说明，整理一下，加上我自己看来的东西和自己的部分理解。那么我们逐一来看吧。诱导效应诱导效应，听这个名字，不知道大家是怎么想的，我第一次看到，看这个名字，诱导，诱骗，导向。英文是inductive effect。我觉得这个名词翻译是能够很清楚地解释这个现象。诱导效应，因分子中原子或者基团的极性（电负性）不同而引起成键电子云沿着原子链向某一方向移动的效应称为诱导效应，用I 表示。也就是说，从诱导效应的名字来理解，就是极性大的原子或基团诱导了电子云，导致电子云的偏移。如果你把电子云想象成钱，就会有文章开头的那个可能不太准确的例子。帮助理解未尝不可。举一个非常典型的例子，氟代乙酸中的电子云沿着σ键向氟原子移动，这是由于氟的电负性比碳强引起的。知道这个概念以后，我们来看这个效应的特点，和它的一些细节。诱导效应有什么特点呢，第一就是它的传播影响方向，电子云是沿着原子链传递的。第二就是它的影响力，它随着距离的增长，作用迅速下降，一般只会考虑三根键的影响。那么它作用的一些标准是什么呢？诱导效应通常以烷基上的氢作为标准，若取代基的给电子能力大于氢，则该取代基表现为给电子的诱导效应，用+I表示；若取代基的吸电子能力大于氢，则该取代基表现为吸电子的诱导效应，用-I表示。诱导效应的强弱可以通过测量偶极矩得知，也可以通过测量酸或者碱的解离常数，来估量这些基团诱导效应的大小。一般判断诱导效应大小的一般规律同一周期，从左到右诱导效应逐渐增强；同一主族，从上到下诱导效应逐渐降低。图片邢大本第四版223页图与碳原子直接相连的基团，不饱和程度愈大，吸电子诱导效应越强。这是由于不同的杂化状态如sp,sp2,sp3杂化轨道中s成分不同引起的，s成分越多，吸电子能力越强。带正电荷的基团具有吸电子诱导效应，带负电荷的基团具有给电子效应。与碳直接相应的原子上具有配位键，亦有强的吸电子效应。一些常见吸电子基团的吸电子诱导效应强弱排序图片邢大本第四版223页图共轭效应共轭效应，这个概念经常出现，共轭酸，共轭碱，但是我一开始是不太能理解这个概念的，啥叫共轭啊，查了一下字典——共轭的本意：两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行走。共轭即为按一定的规律相配的一对。通俗点说就是孪生。那么在知道这个意思以后，我们再来看共轭效应的基础概念。共轭体系原指像1，3-丁二烯这样单双键交替的体系，现在泛指能和π电子云侧面交盖并形成多原子轨道的体系，共轭体系产生共轭效应，用C表示。一般来讲现在分为两类，单双键交替出现的体系，称之为Π-Π共轭，一种是双键碳的相邻原子上有p轨道的体系，被称为p-Π共轭。图片是邢大本第四版224页的图。在共轭体系中，Π电子（或者p电子）的活动范围已经扩展到整个共轭体系，这种现象称为电子离域。所以现在再回想一下，开头的那个比喻也是可以来帮助理解的。Π电子的离域会降低体系的能量，降低的能量称为离域能，共轭体系越大，离域能越大。那么在共轭体系中，由于原子间的相互影响而使体系内的Π电子（或p电子）分布发生变化的一种电子效应称为共轭效应。共轭效应的特征是1、只能在共轭体系中传递2、无论共轭体系有多大，共轭效应能贯穿整个共轭体系中。共轭体系内，对于等电子体系，电子云偏向电负性大的原子。富（缺）电子体系，电子云由高密度流向低密度。共轭效应分为吸电子效应（-C）和供电子效应（+C）两种类型。卤素、羟基、氨基、碳负离子等与双键直接相连时，X、O、N、C等原子的孤对电子对与π键共轭。由于是由一个原子向共轭体系提供两个电子，相当于使π电子密度增大，所以有给出电子的能力，称为+C效应。一般富电子p-π共轭都属于供电子共轭。当参与共轭的O、N，只提供一个电子，而本身电负性大于C原子，所以有使共轭体系电子向O、N转移的能力，因此有-C效应。电负性大于C的原子参与的等电子共轭是吸电子共轭。常见具有供电子共轭效应的基团及其一般强弱次序为：-NH2＞-OH＞-OCH3。常见具有吸电子共轭效应的基团及其一般强弱次序为：-COOH＞-CHO＞-COR＞-COOR＞-SO3H共轭效应的特点是，各原子上出现正负电荷更迭现象，电子转移可由共轭链的一端到另一端等效传递，即共轭效应的强度不会随共轭链的长度增加而减小，这是与诱导效应的重要区别。因此，一个分子中同时存在两种效应时，通常共轭效应大于诱导效应。如，双键连有主族元素Ｘ、Ｏ、Ｎ等强电负性元素时，p-π共轭效应强于诱导效应，此时，一般主要考虑共轭效应（+C效应）。（附带讲一句，超共轭效应，所谓的超，不是超级，不是说这个超共轭效应有多强。我听李艳梅老师的网课老师讲过一句，是超水平发挥，才勉强达到一点共轭效应的水平，所以叫超共轭效应。）两者的相互影响总结表[2]通过对诱导效应和共轭效应的分析，总结出便于区分二者的竞争关系。分析总结见上图从左边看，结果为吸电子效应，有以下几种情况：（1）仅有诱导效应而无共轭效应。此类取代基电负性大于碳，且母体中与取代基相连的第一个碳原子饱和。（2）取代基为给电子的共轭效应小于吸电子的诱导效应的基团（+C<-I）。若卤素取代基的邻碳链或环尚未饱和，则卤素的吸电子的诱导效应大于供电子的共轭效应，总体表现为吸电子效应。（3）取代基为既有吸电子的共轭效应又有吸电子的诱导效应的基团（-C+-I）。此类基团通常为带正电荷的基团或取代基第一个碳和非碳原子有不饱和键的基团。从右边看，结果为给电子效应的几种情况（1）仅有共轭效应而无诱导效应．这就是超共轭效应，其大小排列顺序为：（CH3）3C->（CH3）2CH->CH3CH2-。（2）取代基为能产生р-π共轭的除卤素外的其它端基有孤对电子的简单基团。此类取代基多为有孤对电子的基团或负离子，如氨基、烷氧基、氧负离子和碳负离子等。（3）取代基为能产生р-π共轭的某些复杂基团。此类取代基大多比较复杂，基团中一般包含有孤对电子的原子以及碳碳不饱和键，形成р-π共轭。既可能是吸电子效应也可能是给电子效应．通常为某些二价共轭体系基团，如—C=C—，—C C—，—N=N—[3]小结从本质上讲，电子效应（诱导效应、共轭效应、场效应等）就是重视事物各构成要素间的联系、作用和变化，而这种联系、作用和变化是普遍存在的。许多有机化学试题中作为新信息给出的所谓“新反应”，其反应原理都可以从电子效应得到理解。因此，在分析和解决这类问题时，就可以不再仅仅是“依样画葫芦“，止于表象。[4]在有机化学中的应用下面的部分，也是我参看一篇论文后总结的诱导效应和共轭效应对解释有机化合物分子结构和性质之间的关系起着极其重要的作用，在多年的有机化学教学过程中，学生普遍反馈该部分内容比较抽象、难度大、难理解。就这部分内容的知识点从以下三个方面分析。[5]三个方面我们都有过接触：应用于烯烃双键碳原子上加成反应的定位。应用于苯环上亲电取代反应的定位。应用于有机物酸、碱性强弱的比较。[6]我上一篇文章里整理过马氏规则和反马氏规则，其他的部分也已经涉及，再次就不再啰嗦了。本来想整理一些关于电子效应的解题应用。搜集了一些资料后发现，已经有很多相关的论文，我也就不再赘述，放上相应的论文题目，大家可以自行查看。《电子效应在有机化学解题中的作用》黄刚良 DOI : 10. 16660/ j. cnki . 1674 098x. 2011. 36. 016《诱导效应和共轭效应在有机化学中的应用》潘英明，张金潇DOI：10.3969/j.issn.1007-9831.2015.10.023（该文最后有部分关于诱导效应和共轭效应在考研题中的运用）参考书目 邢其毅基础有机化学第四版参考^《把握有机化学的三条主线》贾 贞，辛炳炜^《诱导效应和共轭效应在有机化学中的应用》潘英明，张金潇^《诱导效应和共轭效应在有机化学中的应用》潘英明，张金潇^从电子效应谈把握《有机化学基础》的学科内涵
陈益 ，孙夕礼^《浅述有机化学反应中电子效应的应用》田永峰^《浅述有机化学反应中电子效应的应用》田永峰

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