共軛效應（化學專業名詞）

共軛效應（化學專業名詞）

共軛效應 （化學專業名詞） 次瀏覽 | 2022.08.12 20:08:26 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 共軛效應化學專業名詞

共軛效應 (conjugated effect) ，又稱離域效應，是指在共軛體系中由于原子間的相互影響而使體系內的π電子 （或p電子）分布發生變化的一種電子效應。凡共軛體系上的取代基能降低體系的π電子云密度，則這些基團有吸電子共軛效應，用-C表示，如-NO2，-COOH，-CHO，-COR；凡共軛體系上的取代基能增高共軛體系的π電子云密度，則這些基團有給電子共軛效應，用+C表示，如-NH2，-OH，-R。

中文名

共軛效應

英文名

conjugated effect

又稱

離域效應

性質

一種電子效應

基本介紹共軛效應

“共軛效應是穩定的”是有機化學的最最基本原理之一.但是,自30年代起,鍵長平均化,4N+2芳香性理論,苯

環D6h構架的起因,分子的構象和共軛效應的因果關系，π-電子離域的結構效應等已經受到了廣泛的質疑.其中，最引人注目的是Vollhardt等合成了中心苯環具有環己三烯幾何特征的亞苯類化合物，Stanger等合成了鍵長平均化,但長度在0.143～0.148nm的苯并類衍生物。

(1999年),Stanger又獲得了在苯環中具有單鍵鍵長的苯并類化合物。

在理論計算領域,爭論主要表現在計算方法上,集中在如何將作用能分解成π和σ兩部分.隨著論戰的發展,作用能分解法在有機化學中的應用不斷地發展和完善,Hückel理論在有機化學中的絕對權威也受到了挑戰.為此,簡要地介紹了能量分解法的發展史,對Kollma法的合理性提出了質疑。

單鍵和雙鍵相互交替的共軛體系或其他共軛體系中，由于π電子的離域作用使分子更穩定、內能降低、鍵長趨于平均化，這種效應叫做共軛效應。誘導效應和共軛效應都能使體系的電荷分散、能量降低、穩定性增加。但是兩者的區別是誘導效應主要通過σ鍵傳遞，而且傳遞二三個原子后就迅速減弱到可以忽略不計。

共軛效應主要通過π鍵傳遞，能從共軛體系的一端傳遞到較遠的一端。共軛效應分靜態共軛效應和動態共軛效應。靜態共軛效應是在沒有外界的影響下表現的一種內在性質。

例如，苯分子中各碳原子共平面，相鄰π鍵交疊而成共軛，使6個碳碳鍵的鍵長平均化，使體系趨于穩定。動態共軛效應是在外界條件（如試劑）影響下使分子中的電子云密度重新分配，分子的極性增大。

例如，1，3-丁二烯跟鹵化氫反應時，由于動態共軛效應使加成反應主要發生1，4-加成。如果共軛體系中的取代基能降低體系的電子云密度，則這些基團有吸電子共軛效應，如—NO 2 、—CN、—COOH、—CHO、—COR等。如果取代基能增加共軛體系的電子云密度，則這些基團有給電子的共軛效應。這類取代基如—NH 2 、—Cl、—OH等。 [2]

共軛效應介紹

“共軛效應是穩定的”是有機化學的最基本原理之一。但是，自30年代起，鍵長平均化，4N+2芳香性理論，苯環D6h構架的起因，分子的構象和共軛效應的因果關系，π-電子離域的結構效應等已經受到了廣泛的質疑。其中，最引人注目的是Vollhardt等合成了中心苯環具有環己三烯幾何特征的亞苯類化合物，Stanger等合成了鍵長平均化，但長度在0.143～0.148nm的苯并類衍生物。（1999年），Stanger又獲得了在苯環中具有單鍵鍵長的苯并類化合物。在理論計算領域，爭論主要表現在計算方法上，集中在如何將作用能分解成π和σ兩部分。隨著論戰的發展，作用能分解法在有機化學中的應用不斷地發展和完善，Hückel理論在有機化學中的絕對權威也受到了挑戰。為此，簡要地介紹了能量分解法的發展史，對Kollma法的合理性提出了質疑。此外特別介紹了我們新的能量分解法，及在共軛效應和芳香性的研究中的新觀點和新的思維模式。

原理介紹正常共軛效應

又稱π-π共軛。是指兩個以上雙鍵(或叁鍵)以單鍵相聯結時所發生的 π電子的離位作用。C.K.英戈爾德稱這種效應為中介效應,并且認為,共軛體系中這種電子的位移是由有關各原子的電負性和 p軌道的大小(或主量子數)決定的。Y原子的電負性和它的p軌道半徑愈大，則它吸引π電子的能力也愈大，愈有利于基團-X=Y從基準雙鍵 A=B-吸引π電子的共軛效應(如同右邊的箭頭所示)。與此相反,如果A原子的電負性和它的p軌道半徑愈大,則它釋放π電子使其向Y原子移動的能力愈小，愈不利于向-X=Y基團方向給電子的共軛效應。中間原子B和X的特性也與共軛效應直接相關。 多電子共軛效應 又稱 p-π共軛。在簡單的多電子共軛體系中,Z為一個帶有p電子對(或稱n電子)的原子或基團。這樣的共軛體系中，除Z能形成d-π共軛情況外，都有向基準雙鍵A=B-方向給電子的共軛效應。Z原子的一對p電子的作用，類似正常共軛體系中的-X=Y基團。

超共軛效應

又稱σ-π共軛。它是由一個烷基的C-H鍵的σ鍵電子與相鄰的半滿或全空的p軌道互相重疊而產生的一種共軛現象。依照多電子共軛的理論,一個C-H鍵或整個CH3基團可作為一個假原子來看待。超共軛效應存在于烷基連接在不飽和鍵上的化合物中，超共軛效應的大小由烷基中α-H原子的數目多少而定，甲基最強，第三丁基最弱。超共軛效應比一般正常共軛效應和多電子共軛效應弱得多。

同共軛效應

又稱p軌道與p軌道的σ 型重疊。甲基以上的烷基,除有超共軛效應外，還可能產生同共軛效應。所有同共軛效應，原是指β碳原子上的C-H 鍵與鄰近的π 鍵間的相互作用。大量的化學活性和電子光譜的數據表明，在丙烯基離子和類似的烯羰基中，存在一種特殊的p-π或π-π共軛現象，即所謂同共軛效應:

在丙烯基離子中是烯碳原子上的p軌道，與正碳離子(β)上的空p軌道，作σ型的部分重疊;而在類似的烯羰基中，則是羰基碳原子的 p軌道與烯碳原子(β)的p軌道作σ 型的部分重疊: 這種共軛效應的影響比超共軛效應還小。烷基與烯鏈間的整個共軛效應，應包括超共軛效應和同共軛效應。

d-p共軛

又稱d軌道接受共軛。是指一個原子的p軌道與另一個原子的 d軌道重疊而產生的一種共軛現象，例如有機硅化合物結構中的d-p共軛;在這里，苯環上的一部分 π電子云進入硅的3d軌道,形成d-p共軛，使硅原子與苯環結合得更牢。 此外，共軛效應還分靜態和動態兩類。靜態共軛效應存在于未反應的共軛分子中，它是共軛分子中 π電子的高度活動性和 π電子發生位移的結果。動態共軛效應指在起化學反應的一瞬間，由于進攻試劑的作用，使共軛體系中π電子密度重新分布所引起的一種共軛現象。

誘導效應共軛效應共軛效應

誘導效應是指在有機分子中引入一原子或基團后，使分子中成鍵電子云密度分布發生變化，從而使化學鍵發生極化的現象，稱為誘導效應。誘導效應在有機化合物分子中，由于電負性不同的取代基(原子或原子團)的影響，使整個分子中的成鍵電子云密度向某一方向偏移，這種效應叫誘導效應。誘導效應的特征是電子云偏移沿著σ鍵傳遞，并隨著碳鏈的增長而減弱或消失。例如，醋酸是弱酸(pKi=4.76)，醋酸分子中的α-碳原子上引入一個電負性比氫強的氯原子后，能使整個分子的電子云向氯原子偏移，結果增強了羥基中氫原子的質子化，使一氯醋酸成為強酸(pKi=2.86，酸性比醋酸強)。比較各種原子或原子團的誘導效應時，常以氫原子為標準。吸引電子能力(電負性較大)比氫原子強的原子或原子團(如-X (x表示鹵素)、-OH、-NO2、-CN等)有吸電子的誘導效應(負的誘導效應)，用-I表示，整個分子的電子云偏向取代基。吸引電子的能力比氫原子弱的原子或原子團(如烷基)具有給電子的誘導效應(正的誘導效應)，用I表示，整個分子的電子云偏離取代基。在誘導效應中，一般用箭頭"→"表示電子移動的方向，表示電子云的分布發生了變化。誘導效應是一種短程的電子效應，一般隔三個化學鍵影響就很小了。

相關擴展

誘導效應

誘導效應是指在有機分子中引入一原子或基團后，使分子中成鍵電子云密度分布發生變化，從而使化學鍵發生極化的現象，稱為誘導效應。誘導效應在有機化合物分子中，由于電負性不同的取代基（原子或原子團）的影響，使整個分子中的成鍵電子云密度向某一方向偏移，這種效應叫誘導效應。誘導效應的特征是電子云偏移沿著σ鍵傳遞，并隨著碳鏈的增長而減弱或消失。例如，醋酸是弱酸（pKi=4.76），醋酸分子中的α-碳原子上引入一個電負性比氫強的氯原子后，能使整個分子的電子云向氯原子偏移，結果增強了羥基中氫原子的質子化，使一氯醋酸成為強酸（pKi=2.86，酸性比醋酸強）。比較各種原子或原子團的誘導效應時，常以氫原子為標準。吸引電子能力（電負性較大）比氫原子強的原子或原子團（如—X（X表示鹵素）、—OH、—NO2、—CN等）有吸電子的誘導效應（負的誘導效應），用-I表示，整個分子的電子云偏向取代基。吸引電子的能力比氫原子弱的原子或原子團（如烷基）具有給電子的誘導效應（正的誘導效應），用I表示，整個分子的電子云偏離取代基。在誘導效應中，一般用箭頭“→”表示電子移動的方向，表示電子云的分布發生了變化。誘導效應是一種短程的電子效應，一般隔三個化學鍵影響就很小了。

誘導效應與共軛效應的異同

（1）不同之處

誘導效應：存在σ鍵中；通過原子間電負性的差異而導致鍵的極性改變使整個分子電子云發生移動；是短距離效應，一般有3個碳原子后基本消失；極化變化是單一方向。

共軛效應：存在于共軛體系中；通過π電子的運動，沿著共軛鏈傳遞；強度一般不因共軛鏈的長度而受影響，屬長距離電子效應；極性交替出現。

（2）相同之處

兩者都存在吸電子效應和斥電子效應。

通常在討論誘導效應和共軛效應時，一般是分別討論，但有時在一個分子中既有誘導效應，還存在共軛效應，它們相互影響，相互制約。

參考資料