給電子基團

給電子基團

給電子基團是當取代基取代苯環上的氫後,苯環上電子云密度升高的基團;反之,苯環上電子密度降低的叫吸電子基團。一個基團到底是吸電子基團還是給電子基團,得看它對苯環誘導效應共軛效應超共軛效應的總和。

基本介紹

  • 中文名:給電子基團
  • 別名:供電子基團
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定義

取代基取代苯環上的氫後,苯環上電子云密度升高的叫供電子基團;反之,苯環上電子密度降低的叫吸電子基團。一個基團到底是吸電子基團還是供電子基團,得看它對苯環誘導效應共軛效應超共軛效應的總和。

常見的給電子基團及能力大小

超強給電子基團

氧負離子(-O-)

強給電子基團

二烷基氨基(
)、烷基氨基(-NHR)、氨基(
)、羥基(-OH)、烷氧基(-OR)

中等給電子基團

醯胺基(-NHCOR)、醯氧基(-OCOR)

弱給電子基團

烷基(-R)、羧基甲基(
)、苯基(-Ph)

判斷方法

基團是否為供電子基團是由誘導效應和共軛效應(超共軛效應)共同決定的。
推電子誘導效應和推電子共軛效應(+C)的結果是基團表現為推電子,如:
氧負離子(-O-)、烷基(-R)
吸電子誘導效應小於推電子共軛效應(+C)的結果是基團表現為推電子,如:
二烷基氨基(
)、烷基氨基(-NHR)、氨基(
)、羥基(-OH)、烷氧基(-OR)、
醯胺基(-NHCOR)、醯氧基(-OCOR)

誘導效應判斷方法

還原法:將基團加上一個氫原子(-H)或者羥基(-OH)使之構成一個中心元素的化合價為常用的分子,分子呈中性,氫原子顯正電,羥基顯負電,剩下的基團所表現出的電性就可以判斷了。如:甲基。用還原法給它加上一個氫原子(-H)將其還原為甲烷。甲烷是一個分子,呈電中性。而氫原子電負性很小,與其他基團結合時通常顯正電性,故甲基就應該顯負電性,為供電基團。 再如:硝基,用還原法給它加上一個羥基(-OH)使之構成硝酸分子。羥基顯負電,故硝基顯正電,為吸電子基團。這種分析法適用於普遍基團的分析(包括苯環)。
另外,誘導效應可以沿分子鏈傳遞,例如:三氟甲基,氟的吸電子誘導效應可以沿碳鏈傳遞,故三氟甲烷為吸電子基團。誘導效應一般不超過四個碳原子,超過四個碳原子後,誘導效應可忽略。

共軛效應的判斷方法

註:只有當基團與含有π鍵(p電子)的基團結合時,才產生共軛效應。即只有當p電子能夠進入彼此的p軌道時,才產生共軛效應。
1、含有孤對電子的原子構成的基團,如N、O、F、S、Cl、Br、I構成的基團:羥基、氨基、-F。這類基團一般為推電子共軛效應
2、含有重鍵的基團
只有該基團第一個原子構成不飽和鍵,才有共軛效應。這類基團形如-RX,如果R的電負性大於X,那么它就有推電子共軛效應,比如:亞氨基(
);反之就是吸電子共軛效應,比如:甲醯基(-CHO)、羧基(-COOH)、硝基。

知識擴展

誘導效應

在有機化合物分子中,由於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,使分子發生極化的效應,叫誘導效應。由極性鍵所表現出的誘導效應稱做靜態誘導效應,而在化反應過程中由於外電場(如試劑、溶劑)的影響所產生的極化鍵所表現出的誘導效應稱做動態誘導效應。誘導效應只改變鍵內電子云密度分布,而不改變鍵的本性。且與共軛效應相比,無極性交替現象。誘導效應的特徵是電子云偏移沿著σ鍵傳遞,並隨著碳鏈的增長而減弱,最終消失。誘導效應是一種短程力,傳遞到第三個碳時已經很弱,傳到第五個碳時幾乎完全消失。誘導效應是一種靜電作用,是永久性的,屬於電子效應的一種。

共軛效應

conjugated effect ,又稱離域效應,是指共軛體系中由於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-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。共軛效應是電子效應的一種。組成共軛體系的原子處於同一平面,共軛體系的p電子,不只局限於兩個原子之間運動,而是發生離域作用,使共軛體系的分子產生一系列特徵,如分子內能低、穩定性高、鍵長趨於平均化,以及在外電場影響下共軛分子鏈發生極性交替現象和引起分子其他某些性質的變化,這些變化通常稱為共軛效應。共軛效應是指在共軛體系中電子離域的一種效應是有機化學中一種重要的電子效應.它能使分子中電子云密度的分布發生改變(共平面化、趨於平均),內能減少,鍵長趨於平均化,折射率升高,整個分子更趨穩定。

超共軛效應

超共軛效應有機化學中是指一個σ鍵里的電子(通常是C-H或C-C)和一個臨近的半滿或全空的非鍵p軌道或反鍵的π軌道或全滿的π軌道之間的相互作用,該相互作用能夠使整個體系變得更穩定。這是由於該作用能夠生成一個較大的分子軌道。對於一個碳正離子來說,只有位於正電荷β位的鍵上的電子能夠通過超共軛來穩定整個碳正離子。

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