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  • 1 # CampNou之魂

    對於有些有機化合物,觀察可發現烯烴雙鍵碳上會有烷基取代基,這種結構它是比較穩定的。

    這種穩定是由於電子的離域而導致的種效應,也就是說雙鍵的π電子雲和相鄰的α碳-氫σ鍵電子雲交蓋而引起的離域效應。

    我們以最常見的丙烯為例,丙烯的雙鍵π軌道與雙鍵碳上的甲基C-H的σ軌道交蓋,導致π電子雲和σ電子雲發生離域而擴充套件到其它更多原子周圍,換句話說就是不侷限於某一個原子周圍,因此增加了穩定性,降低了分子的能量,高中學習的苯環就是一個類似的例子,不同的是苯環是雙鍵π電子之間的共軛,也叫離域大π鍵。而超共軛是π,σ共軛效應。比如下面一張圖

    上面就是丙烯的電子雲,我們可以看出,碳碳雙鍵的π電子雲和C-H鍵的σ電子雲相互作用,這種超共軛通常表示如下

    由於超共軛的存在,導致原子間的鍵長和傳統的鍵長不一樣,通常鍵長縮短了0.15nm。

    這裡又涉及一個知識點,丙烯這種不對稱烯烴和鹵化氫加成時,氫原子和滷原子和加成到哪個位置?或許高中沒有嚴格要求,但是事實上是有選擇的,通常氫原子加到含氫較多的碳原子上,這也涉及到超共軛效應。

    當鹵化氫和不對稱烯烴反應時,氫原子首先加到含氫較多的碳原子上,使之形成一個碳正離子,碳正離子帶正電荷,這個帶正電荷的碳原子有三個sp2雜化軌道,和一個空p軌道。與帶正電荷的碳原子相連的烷基碳的C-H σ鍵可以和正電荷碳的p軌道相互交蓋,使σ電子離域並擴充套件到空的p軌道上。分散了碳正離子所帶的正電荷,使體系更加穩定,才能使鹵素原子更好的加成。比如下圖

    上圖很好的說明碳正離子和碳氫σ電子雲的發生超共軛而發生交蓋。

    透過上面的描述可發現,和碳正離子相連得α碳氫越多,能發生超共軛效應的碳氫α鍵越多,越有利於碳正離子的電荷分散,使體系越穩定。比如下面四種碳正子的穩定性

    由於有機物結構複雜,很多物質都含有超共軛效應。它對於研究物質的影響很重要!

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