有机化学关于官能团吸推电子讨论
推电子基(给电子基,EDG)与吸电子基(吸电子基,EWG)整理
核心说明
官能团的推/吸电子性由诱导效应() 和共轭效应() 共同决定:
- 诱导效应():原子电负性差异导致电子偏移,电负性>C(2.5)则诱导吸电子(),<C则诱导推电子();
- 共轭效应():π电子共轭离域,含孤对电子的杂原子(O/N等)易给出电子(,推电子共轭),含不饱和缺电子键(C=O、NO₂等)易吸引电子(,吸电子共轭);
- 最终性质由“诱导+共轭”的综合效应判定。
一、推电子基(EDG)
推电子基的核心特征:综合效应使反应位点(如苯环、双键)电子云密度升高,分为两类:
| 类别 | 官能团 | 电子效应分析 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 纯推电子(烷基) | 、、 等烷基 | (诱导推),无共轭效应(无π键) | 烷基越支链化,推电子性越强 |
| 诱导吸/共轭推(主导推) | 、(如 ) | (O电负性3.5>C,诱导吸);(O孤对电子与π体系共轭,推电子) | 共轭推>诱导吸,整体推电子 |
| 诱导吸/共轭推(主导推) | 、、(如 ) | (N电负性3.0>C,诱导吸);(N孤对电子与π体系共轭,推电子) | N的共轭推>诱导吸,推电子性强于 -OH |
| 诱导吸/共轭推(主导推) | (酚氧负离子) | (诱导吸);(负电荷共轭推) | 推电子性远强于中性 -OH |
| 弱推电子 | (苯基) | (轻微诱导吸);(苯环π电子共轭推) | 仅在非共轭体系旁显弱推电子 |
二、吸电子基(EWG)
吸电子基的核心特征:综合效应使反应位点电子云密度降低,分为两类:
| 类别 | 官能团 | 电子效应分析 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 纯吸电子(强) | (硝基) | (N/O电负性高,诱导吸);(π键共轭吸) | 双效应均吸,吸电子性极强 |
| 纯吸电子(强) | (氰基) | (N电负性高,诱导吸);(C≡N共轭吸) | 吸电子性接近 |
| 纯吸电子(中强) | 、、、 | (O电负性高,诱导吸);(C=O共轭吸) | 羰基类,吸电子性中等偏强 |
| 纯吸电子(中) | (磺酸基) | (S/O电负性高,诱导吸);(S=O共轭吸) | 常见于苯环磺化反应 |
| 诱导推/共轭吸(主导吸) | (苯甲酰基) | (苯基轻微诱导推);(C=O共轭吸) | 共轭吸>诱导推,整体吸电子 |
三、需分类讨论的官能团(诱导/共轭效应相反)
这类官能团的推/吸电子性需结合连接位置或反应类型判断,核心是两种效应方向相反,综合效应随场景变化:
| 官能团 | 电子效应分析 | 分类讨论结论 |
|---|---|---|
| (卤素) | (电负性:F(4.0)>Cl(3.2)>Br(3.0)>I(2.7)>C(2.5),诱导吸);(卤素孤对电子与π体系共轭,推电子) | 1. 对苯环:诱导吸>共轭推,整体弱吸电子(吸电子性:F>Cl>Br>I); 2. 对饱和碳(如烷基):无共轭效应,仅诱导吸电子; 3. 对缺电子烯烃(如):共轭推>诱导吸,显推电子 |
| (乙烯基) | (轻微诱导吸);(π-π共轭推) | 1. 与苯环共轭(如苯乙烯):共轭推>诱导吸,显弱推电子; 2. 与饱和碳连接:无共轭,仅轻微诱导吸 |
| (季铵基) | (正电荷强诱导吸);无共轭效应(N无孤对电子) | 无分类讨论,强吸电子基(正电荷主导,与取代位无关) |
补充:常见官能团吸/推电子性强弱排序
含氧基团吸/推电子规律(速记)
- 只有孤对电子、无π缺电子:、 主导共轭推(),诱导吸(),综合为推电子;负离子态 共轭推更强。
- 羰基类(、、、、酰卤):+,稳定的强/中强吸电子。
- 酯/酸酐:羰基吸电子主导,酯氧有孤对电子但被羰基牵制,整体仍吸电子。
- 醚():无羰基,仅共轭推,整体弱~中等推电子。
- 醇():与醚类似但更强 ,净效应比醚弱一些;去质子生成 后推电子显著增强。
- 羟基对饱和碳:无共轭,仅,整体吸电子;对芳环/烯烃: 主导,表现为推电子活化。
- 口诀视角:sp氧若能共轭通常显推(共轭推盖过),纯饱和体系上只剩显弱吸;sp羰基氧参与C=O,随羰基一起/强吸。带负电推电子最强。
吸电子性(EWG)从强到弱
推电子性(EDG)从强到弱
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