三,动态共轭效应
动态共轭效应是共轭体系在发生化学反应时,由于进攻试剂或其他外界条件的影响使 p电子云重新分布,实际上往往是静态共轭效应的扩大,并使原来参加静态共轭的 p电子云向有利于反应的方向流动。
[例如 ]1,3-丁二烯在基态时由于存在共轭效应,表现体系能量降低,电子云分布发生变化,键长趋于平均化,这是静态共轭效应的体现。而在反应时,例如在卤化氢试剂进攻时,由于外电场的影响,电子云沿共轭链发生转移,出现正负交替分布的状况,这就是动态共轭效应。
C H 2 C HC H C H 2 C HC H 2 C H C H 3
++ _ _
H + + |? |?|?|? +
动态共轭效应是在帮助化学反应进行时才会产生 。 静态共轭效应是一种永久效应,对化学反应有时可能会起阻碍作用 。 与诱导效应类似,动态因素在反应过程中,往往起主导作用,
[例如 ]氯苯,在静态下从偶极矩的方向可以测得 -I
效应大于 +C效应 。
μ=1.86D μ=1.70D
C l
.,
C H 3 C l
四,共轭体系
按参加共轭的化学键或电子类型,共轭效应包括 π-π共轭体系,p-π共轭体系,σ-π共轭体系和 σ-p共轭体系等。
1,?-?共轭体系
( 1) π-π共轭体系,是指由 π轨道与 π轨道电子离域的体系,
一般由单键和不饱和键 ( 双键和叁键 ) 交替排列组成 。 这些体系中参与共轭的原子数与 π电子数相等 。 如:
CH2==CH—CH==CH2
CH 2==CH—CH==CH—CH==CH 2
缺电子共轭体系,CH 2==CH--CH2+ C 6 H 5CH2+
多电子共轭体系,CH 2==CH—CH 2 –
CH 2==CH—CH==O
2,p-?共轭体系
具有处于 p轨道的未共用电子对的原子与 π键直接相连的体系,称为 p-π共轭体系 。
[如 ]氯乙烯,当氯原子的 p轨道的对称轴与 π键中的
p轨道对称轴平行时,电子发生离域 。
[问题 ] 羧酸具有酸性,苯胺比脂肪胺碱性弱,酰胺碱性更弱,苯酚与醇明显不同?
C l
C
C
..
H
C l
C
H
C
H
R C
O
O H
N H
2
R C
O
N H
2
O H
五,共轭效应与反应性
1,对化合物酸碱性的影响
羧酸的酸性是因为羧酸分子中具有 p-π共轭,增大了
O-H键的极性,促使氢容易离解,且形成的羧基负离子共轭效应增强,更稳定 。 醇一般为中性,苯酚由于 p-π
共轭,有一定的酸性 。
三硝基苯酚中,由于三个强吸电子硝基的共轭和诱导作用,使其显强酸性,已接近无机酸的强度。
O -
..
O H
[如 ]
烯醇式的 1,3-二酮具有微弱的酸性,也是由于 p-
π共轭作用 。
烯醇 烯醇负离子
[如 ]
由于 p-π共轭效应,芳香胺如苯胺的碱性比脂肪族胺弱,而酰胺则几乎呈中性。
..
..
O =C C H C O -HOCC HO =C
.,
N H 2
O
CR
.,
N H 2
2.对反应方向和反应产物的影响
在 α,β -不饱和羰基化合物分子中,
C=0与 C=C形成共轭体系,对反应方向和反应产物带来很大影响,使这些醛,酮具有一些特殊的化学性质 。 如丙烯醛与 HCN主要发生 1,
4加成 。
插烯作用是共轭醛、酮中一种特殊作用,
也是由于共轭效应的缘故。
C 6 H 5 C H O + C H 3 C H = C H C H = C H C H O O H
-
÷
C 6 H 5 C H = C H C H = C H C H = C H C H O H 2 O+
对反应速度的影响
共轭效应对化合物的反应速率影响很大。如在卤代苯的邻、对位上连有硝基,对碱性水解反应活性的影响很大。
这是由于 —NO2具有很强的- C效应,当它连在邻、对位时能得到很好的传递,
而当它处在间位时,- C效应不能传递,
仅有- I效应,对反应活性的影响不如在邻、对位时大。
N a H C O 3 èüòo
+ O H -
N O 2
C l
O 2 N
N O 2
35
N O 2
O 2 N N O 2
O H
C l
+
N O 2
O H
-
N a H C O 3 è ü ò o
1 3 0 N O 2
O H
C l
N O 2
+ O H
-
N O 2 1 0 0 N O 2
N O 2
O H
N a H C O 3 è ü ò o
O H
-
C l
+
ó · D ê y ì ì
N a H C O 3 è ü ò o
T · ′ ó |