第一章 电子效应和空间效应
取代基效应：
取代基不同而对分子性质产生的影响。取代基效应可以分为两大类。一类是电子效应，包括场效应和诱导效应、共轭效应。电子效应是通过键的极性传递所表现的分子中原子或基团间的相互影响，取代基通过影响分子中电子云的分布而起作用。另一类是空间效应，是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间效应也对化合物分子的反应性产生一定影响。
§ 1.1 诱导效应
1.1.1 共价键的极性与静态诱导效应
在成键原子间电子云并非完全对称分布，
而是偏向电负性较高的原子一边，这样形成的共价键键就具有了极性（ polarity），称为极性共价键或极性键。
双原子分子：
多原子分子,-
+++ |?|?|?|?|?|?|?
CX BA
A B C
|? |? |? |? |? |? |?+ + +-
Y
这种由于原子或基团电负性的影响沿着分子中的键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应称为诱导效应（ inductive effects）或 I
效应。
这种效应如果存在于未发生反应的分子中就称为静态诱导效应，用 Is表示，其中 S为
static（静态）一词的缩写。
1.1.2 诱导效应的传导方式
诱导效应的传导是以静电诱导的方式沿着单键或重键传导的，只涉及到电子云密度分布的改变，引起键的极性改变，一般不引起整个分子的电荷转移、价态的变化。这种影响沿分子链迅速减弱，实际上，经过三个原子之后，诱导效应已很微弱，超过五个原子便没有了。如：
以 α,β,γ-氯代丁酸和丁酸为例
K× 104
α-氯代丁酸 14.0
β-氯代丁酸 0.89
γ-氯代丁酸 0.26
丁酸 0.155
氯原子距羧基越远，诱导效应作用越弱。
氯原子的诱导效应大致按公比 1/3的等比级数急速减小。
1.1.3 诱导效应的方向
诱导效应的方向以氢原子作为标准 。
C X C H C Y
_ I
D § ó | D § ó |I+± è ± ê ×?
1.1.4 诱导效应的加和性
诱导效应具有加和性，一个典型例子是
-氯代乙酸的酸性。氯原子取代越多，酸性越强。
pKa
CH3COOH 4.75
ClCH2COOH 2.86
Cl2CHCOOH 1.26
Cl3CCOOH 0.64
1.2 静态诱导效应的强度及其比较
1.2.1 诱导效应的强度
主要取决于有关原子或基团的电负性，
与氢原子相比，电负性越大 -I效应越强，电负性越小则 +I越强。
-I效应,— F > — OH > — NH2 > — CH3；
+I效应：
> N R 3
++O R
2
>N R O --
如果中心原子相同而不饱和程度不同,通常随着不饱和程度的增大,吸电的诱导效应增强 。
例如,=O > — OR ≡N > =NR > — NR2
同主族
-I效应 — F > — C l > — Br > — I ；
— OR > — SR > — SeR ；
+I效应,— O- > — S- > — Se- > — Te-
+
O R 2 S R 2 S e R 2
+ +
> >
N R 3 P R 3 A s R 3
+ + +
> >
中心原子带有正电荷的比不带正电荷的同类基团的吸电诱导效应强，而中心原子带有负电荷的比同类不带负电荷的基团供电诱导效应要强。
[例如 ] -I效应：
+I 效应,— O- > — OR
如果中心原子相同而不饱和程度不同，通常随着不饱和程度的增大，吸电的诱导效应增强。
[例如 ] =O > — OR
≡N > =NR > — NR2
N R 3 > N R 2
+
1.2.2 诱导效应强度的比较
（ 1） 根据酸碱的强度比较
选取适当的酸或碱,以不同的原子或基团取代其中某一个氢原子,测定取代酸碱的离解常数,可以估算出这些原子或基团的诱导效应次序 。 例如由各种取代乙酸的离解常数,可以得出下列基团诱导效应的强度次序 。
+I效应,— NO2 > — N+(CH3)3 > — CN >
— F > — Cl > — Br > — I > — OH > — OCH3 >
— C6H5 > — CH=CH2 > — H > — CH3 >
— CH2CH3 > — C(CH3)3（ -I效应的方向与此相反）
1.3 动态诱导效应
静态诱导效应，是分子本身所固有的性质，
是与键的极性即其基态时的永久极性有关的。当某个外来的极性核心接近分子时，能够改变共价键电子云的分布。由于外来因素的影响引起分子中电子云分布状态的暂时改变，称为动态诱导效应，用 Id表示。
正常状态 (静态 ) 试剂作用下的状态
[ X ] +A B
+è ￥ [ X ] μ? × ÷ ó?
μ? × ÷ ó?+[ X ]
BA,,
1.3.1 动态诱导效应与静态诱导效应的不同。
（ 1）引起的原因不同。静态诱导效应是由于键的永久极性引起的，是一种永久的不随时间变化的效应，而动态诱导效应是由于键的可极化性而引起的，是一种暂时的随时间变化的效应。
（ 2）动态诱导效应是由于外界极化电场引起的，电子转移的方向符合反应的要求，即电子向有利于反应进行的方向转移，所以动态诱导效应总是对反应起促进或致活作用，而不会起阻碍作用。而静态诱导效应是分子的内在性质，并不一定向有利于反应的方向转移，其结果对化学反应也不一定有促进作用。
取代基效应：
取代基不同而对分子性质产生的影响。取代基效应可以分为两大类。一类是电子效应，包括场效应和诱导效应、共轭效应。电子效应是通过键的极性传递所表现的分子中原子或基团间的相互影响，取代基通过影响分子中电子云的分布而起作用。另一类是空间效应，是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间效应也对化合物分子的反应性产生一定影响。
§ 1.1 诱导效应
1.1.1 共价键的极性与静态诱导效应
在成键原子间电子云并非完全对称分布，
而是偏向电负性较高的原子一边，这样形成的共价键键就具有了极性（ polarity），称为极性共价键或极性键。
双原子分子：
多原子分子,-
+++ |?|?|?|?|?|?|?
CX BA
A B C
|? |? |? |? |? |? |?+ + +-
Y
这种由于原子或基团电负性的影响沿着分子中的键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应称为诱导效应（ inductive effects）或 I
效应。
这种效应如果存在于未发生反应的分子中就称为静态诱导效应，用 Is表示，其中 S为
static（静态）一词的缩写。
1.1.2 诱导效应的传导方式
诱导效应的传导是以静电诱导的方式沿着单键或重键传导的，只涉及到电子云密度分布的改变，引起键的极性改变，一般不引起整个分子的电荷转移、价态的变化。这种影响沿分子链迅速减弱，实际上，经过三个原子之后，诱导效应已很微弱，超过五个原子便没有了。如：
以 α,β,γ-氯代丁酸和丁酸为例
K× 104
α-氯代丁酸 14.0
β-氯代丁酸 0.89
γ-氯代丁酸 0.26
丁酸 0.155
氯原子距羧基越远，诱导效应作用越弱。
氯原子的诱导效应大致按公比 1/3的等比级数急速减小。
1.1.3 诱导效应的方向
诱导效应的方向以氢原子作为标准 。
C X C H C Y
_ I
D § ó | D § ó |I+± è ± ê ×?
1.1.4 诱导效应的加和性
诱导效应具有加和性，一个典型例子是
-氯代乙酸的酸性。氯原子取代越多，酸性越强。
pKa
CH3COOH 4.75
ClCH2COOH 2.86
Cl2CHCOOH 1.26
Cl3CCOOH 0.64
1.2 静态诱导效应的强度及其比较
1.2.1 诱导效应的强度
主要取决于有关原子或基团的电负性，
与氢原子相比，电负性越大 -I效应越强，电负性越小则 +I越强。
-I效应,— F > — OH > — NH2 > — CH3；
+I效应：
> N R 3
++O R
2
>N R O --
如果中心原子相同而不饱和程度不同,通常随着不饱和程度的增大,吸电的诱导效应增强 。
例如,=O > — OR ≡N > =NR > — NR2
同主族
-I效应 — F > — C l > — Br > — I ；
— OR > — SR > — SeR ；
+I效应,— O- > — S- > — Se- > — Te-
+
O R 2 S R 2 S e R 2
+ +
> >
N R 3 P R 3 A s R 3
+ + +
> >
中心原子带有正电荷的比不带正电荷的同类基团的吸电诱导效应强，而中心原子带有负电荷的比同类不带负电荷的基团供电诱导效应要强。
[例如 ] -I效应：
+I 效应,— O- > — OR
如果中心原子相同而不饱和程度不同，通常随着不饱和程度的增大，吸电的诱导效应增强。
[例如 ] =O > — OR
≡N > =NR > — NR2
N R 3 > N R 2
+
1.2.2 诱导效应强度的比较
（ 1） 根据酸碱的强度比较
选取适当的酸或碱,以不同的原子或基团取代其中某一个氢原子,测定取代酸碱的离解常数,可以估算出这些原子或基团的诱导效应次序 。 例如由各种取代乙酸的离解常数,可以得出下列基团诱导效应的强度次序 。
+I效应,— NO2 > — N+(CH3)3 > — CN >
— F > — Cl > — Br > — I > — OH > — OCH3 >
— C6H5 > — CH=CH2 > — H > — CH3 >
— CH2CH3 > — C(CH3)3（ -I效应的方向与此相反）
1.3 动态诱导效应
静态诱导效应，是分子本身所固有的性质，
是与键的极性即其基态时的永久极性有关的。当某个外来的极性核心接近分子时，能够改变共价键电子云的分布。由于外来因素的影响引起分子中电子云分布状态的暂时改变，称为动态诱导效应，用 Id表示。
正常状态 (静态 ) 试剂作用下的状态
[ X ] +A B
+è ￥ [ X ] μ? × ÷ ó?
μ? × ÷ ó?+[ X ]
BA,,
1.3.1 动态诱导效应与静态诱导效应的不同。
（ 1）引起的原因不同。静态诱导效应是由于键的永久极性引起的，是一种永久的不随时间变化的效应，而动态诱导效应是由于键的可极化性而引起的，是一种暂时的随时间变化的效应。
（ 2）动态诱导效应是由于外界极化电场引起的，电子转移的方向符合反应的要求，即电子向有利于反应进行的方向转移，所以动态诱导效应总是对反应起促进或致活作用，而不会起阻碍作用。而静态诱导效应是分子的内在性质，并不一定向有利于反应的方向转移，其结果对化学反应也不一定有促进作用。
