七、诱导效应

有机化合物的性质，不仅决定于分子中原子的组成、连接顺序和方式，而且决定于分子中原子间的相互影响和空间排布。一般把原子间的相互影响归结为电子效应和空间效应。电子效应说明改变分子中电子云的分布对物质所产生的影响；空间效应说明分子中的空间结构对性质的影响。电子效应又可分为诱导效应和共轭效应。 在一个分子中引入一个原子或原子团以后，与这个原子或原子团相连的原子之间键的极性，将影响到分子中的其它部分，使分子的电子云密度分布发生一定程度的改变。这表现在分子中发生了σ电子的转移。这种转移是由成键原子的电负性不同引起的，并通过静电诱导作用沿着原子链中的σ键向某一方向传递下去，原子间的这种相互影响叫做诱导效应（I效应）。 诱导效应的方向以C-H键作为比较标准（I效应=0）。当其它原子或原子团（X或Y）取代C-H的氢原子后，成键的电子云密度分布不同于C-H键。如果X的电负性大于氢原子，则当X取代氢后，C-X键的电子偏向X，产生偶极： [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue386.jpg[alt][/alt][/img] 箭头指的方向是电子偏移的方向。与氢相比，X具有吸电子性，我们把它们叫做吸电子基。由它们所引起的诱导效应叫做吸电子诱导效应或亲电诱导效应，一般用-I表示。如果Y的电负性小于氢原子，则当Y取代后，C-Y键的电子向碳偏移。与氢相比，Y具有斥电子性，我们把它们叫做斥电子基。由它们所引起的诱导效应叫做斥电子诱导效应，或叫供电诱导效应，用+I表示。 在多原子分子中，+I或-I诱导效应都可以沿着分子中原子的链（σ键）由近及远地传递下去。例如： [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue387.jpg[alt][/alt][/img] 但是，诱导效应将随着传递距离的增加而迅速地减弱，一般经过3～4个键以后，影响已经很小了。 诱导效应只是使共价键中的电子云密度由于电负性的差异而引起的定向偏移，并不改变各原子的电子层结构，故只产生局部的正负电荷。 根据实验结果，一些原子或原子团电负性大小的次序如下： [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue388.jpg[alt][/alt][/img] 在H前面的原子或原子团是吸电子基，在H后面的是斥电子基。 上面所述的诱导效应是由分子内的静电作用产生的永久性的效应，由物质分子的结构所决定的，与外界条件无关，又叫做静态诱导效应。 马氏规则还可以用甲基的诱导效应来解释。丙烯是不对称烯烃，与乙烯不同。乙烯的双键的两个碳原子各连两个氢，其分子中π电子云的分布是均匀的。丙烯双键的两个碳原子中，有一个连两个氢，另一个连着氢和甲基。由于氢与甲基的电负性不同，氢的电负性大，甲基的电负性小，所以，丙烯分子中碳碳双键上的电子云密度比乙烯的大，同时π电子云的分布也不均匀： [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue389.jpg[alt][/alt][/img] 式中的弯箭号“[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue390.jpg[alt][/alt][/img] ”表示一对π电子的转移方向，δ[SB]+[/SB]及δ[SB]-[/SB]表示双键两个碳原子上电荷的分布不均匀。因而，当亲电试剂H[SB]+[/SB]向丙烯发动进攻时,其攻击部位是丙烯分子中带部分负电荷的碳。这样,生成的中间体是[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue391.jpg[alt][/alt][/img] ，加成的主要产物是[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue392.jpg[alt][/alt][/img] ,符合马氏规则。