1.6　有机化合物分子中的电子效应、共价键的断裂和有机反应类型

1.6.1　有机化合物分子中的电子效应

1.6.1.1　诱导效应

诱导效应是指在有机物分子中，由于原子或者基团电负性的差异，使分子中成键电子云向某一方向发生偏移的效应，常用“I”表示。例如：

在碳链的一端连有一个氯原子，由于氯的电负性大于碳，使氯原子带部分负电荷（δ^－），C₁上带部分正电荷（δ^＋），从而使C₁—C₂共价键上的一对电子也偏向C₁，使C₂带有比C₁更少的正电荷，依次下去，C₂又使C₃带有比C₂更少的正电荷。也就是说氯原子的作用影响可通过诱导作用传递到相邻的碳原子上去，影响碳链上其他共价键上的电子云分布。由吸电子基团引起的诱导效应称为吸电子诱导效应（－I效应）；斥电子基团引起的诱导效应称为斥电子诱导效应（＋I效应）。

在比较各种原子或基团的诱导效应时，常以氢原子为标准。原子或基团的电负性小于氢的，叫斥电子基，用“＋I”表示，反之叫吸电子基，用“－I”表示。

诱导效应有两个特点：①沿着σ键分子链传递；②渐远渐减。诱导效应传递到第三个碳上已经很小，到第五个碳原子，完全消失，一般经过2～3个碳原子可以忽略不计。诱导效应是一种静电作用，是永久性的。

1.6.1.2　共轭效应

单键和双键相互交替的共轭体系或者其他的共轭体系中，在受到外电场的影响（如试剂进攻）时，电子效应可以通过π电子的运动，沿着整个共轭链传递，这种通过共轭体系传递的电子效应称为共轭效应，常用“C”表示。受这种效应的影响使得分子能量降低，稳定性增强，键长趋于平均化。根据共轭作用的结果，共轭效应也分斥电子的共轭效应（＋C效应）和吸电子的诱导效应（－C效应）。

共轭效应沿着整个共轭体系传递的特点是单、双键出现交替极化现象，其强度不因链的增长而减弱。

1.6.2　共价键的断裂和有机反应类型

有机化合物发生化学反应，总是伴随着一部分共价键的断裂和新的共价键的生成。根据共价键断裂的方式，可以将有机反应分成不同的类型。

1.6.2.1　共价键的断裂

共价键的断裂有均裂和异裂两种方式。均裂是指均等的分裂，即成键的两原子从共享的一对电子中各得到一个电子，分别形成带有单电子的原子或者基团。均裂产生的带单电子的原子或基团称为自由基。例如甲烷（CH₄）的一个碳氢键均裂，形成均带有一个单电子的H₃C·和·H，“H₃C·”为甲基自由基，“·H”为氢自由基，自由基通常用“R·”表示。均裂反应一般在光照条件或高温加热下进行。

异裂是指非均等的分裂，成键两原子之间的共用电子对完全转移到一个原子上，形成两个带相反电荷的离子。共价键异裂产生的是离子。异裂一般需要酸、碱催化或在极性物质存在下进行。

自由基、正碳离子、负碳离子均不稳定，只能瞬间存在。

1.6.2.2　有机反应类型

根据共价键的断裂方式，有机反应分为两大类：自由基型反应和离子型反应。共价键均裂生成自由基而引发的反应称为自由基反应；共价键异裂生成离子而引发的反应称为离子型反应。

离子型反应根据反应实际条件的不同，又可分为亲电反应和亲核反应。

亲电反应又可再分为亲电加成反应和亲电取代反应；亲核反应也可再分为亲核加成反应和亲核取代反应。

在有机反应中还有一类反应，叫协同反应，这类反应的特点是旧化学键断裂和新化学键形成同时（或几乎同时）进行。协同反应为数不多，本书涉及的主要是自由基型反应和离子型反应。