诱导效应

有机化学效应

在有机化合物分子中，由于电负性不同的取代基（原子或原子团）的影响，使整个分子中的成键电子云密度向某一方向偏移，使分子发生极化的效应，叫诱导效应。由极性键所表现出的诱导效应称做静态诱导效应，而在化学反应过程中由于外电场（如试剂、溶剂）的影响所产生的极化键所表现出的诱导效应称做动态诱导效应。诱导效应只改变键内电子云密度分布，而不改变键的本性。且与共轭效应相比，无极性交替现象。

基本性质

诱导效应的特征是电子云偏移沿着σ键传递，并随着碳链的增长而减弱，最终消失。诱导效应是一种短程力，传递到第三个碳时已经很弱，传到第五个碳时几乎完全消失。诱导效应是一种静电作用，是永久性的，属于电子效应的一种。

表示方法

在诱导效应中，一般用箭头“→”表示电子移动的方向，表示电子云的分布发生了变化。例如，氯原子取代了烷烃碳上的氢原子后，如图1：

由于氯的电负性较大，吸引电子的能力较强，电子向氯偏移，使氯带部分负电荷（δ-）、碳带部分正电荷（δ+）。带部分正电荷的碳又吸引相邻碳上的电子，使其发生偏移。

类型

静态诱导效应：由于分子内极性共价键的存在（内在电场）而导致的，静态分子固有的性质。对化合物反应活性的影响具有两面性，在一定条件下可增加反应活性，也可能会降低反应活性。

动态诱导效应：是发生在化学反应时，由于外界电场的出现而发生的。通常只是在进行化学反应的瞬间才表现出来，所起的作用大都是加速反应的进行。

诱导效应指数

化学活性的定量尺度。

发展简史

1923年G.N.路易斯首先提出取代基团吸引或释放电子的作用可以在整个分子中的各键上引起价电子对移动的概念。C.K.英戈尔德等将常见的基团和原子排列成一个诱导效应强弱的定性序列。

科学工作者根据化合物的物理化学性质、反应平衡常数和速率常数等方面的大量实验结果，提出了各种基团特性常数，以定量或半定量地表达基团的诱导效应强弱。其中最著名的是L.P.哈米特的取代常数σ（见哈米特方程）和R.W.塔夫脱的极性取代常数σ*。

1962年蒋明谦和戴萃辰认为诱导效应不仅与成键原子的电负性有关，还与键长有关，并根据原子的电负性及其共价半径，提出用诱导效应指数来定量地表示基团的诱导效应强弱。

比较标准

诱导效应的大小和方向与原子或原子的电负性有关。在比较各种原子或原子团的诱导效应时，通常以C—H键中的氢原子为标准，规定Ι=0。

吸引电子能力（电负性较大）比氢原子强的原子或原子团（如—X、—OH、—NO2、—CN等）有吸电子的诱导效应或拉电子诱导效应（-I效应），整个分子的电子云偏向取代基。吸引电子能力比氢原子弱的原子或原子团具有给电子的诱导效应或推电子诱导效应（+I效应），整个分子的电子云偏离取代基。

取代基的诱导效应强弱有如下规律：

1、同族元素中，原子序数越大，吸电子诱导效应越弱；同周期元素中，原子序数越大，吸电子诱导效应越强。

2、基团不饱和程度越大，吸电子诱导效应越强。这是由于各杂化态中s轨道成分不同而引起的，s成分越高，吸电子能力越强。

3、正电荷基团和含配位键（直接相连）的基团具吸电子诱导效应，负电荷基团具给电子诱导效应。

4、烷基具给电子诱导效应和给电子超共轭效应。

图2为一些原子或基团诱导效应大小的次序

吸电子基团：—NO2＞—CN＞F＞Cl＞Br＞I＞—C≡CH＞—OCH3＞—C6H5＞—CH=CH2＞H。

斥电子基团：(CH3)3C—＞(CH3)2CH—＞CH3CH2—＞CH3—＞H。

诱导效应对有机酸的酸性强弱影响很大。凡是能引起羰基碳原子上电子云密度降低的诱导效应都能使酸性增强，能引起羰基碳原子上电子云密度升高的诱导效应时酸性减弱。这种影响越大，酸性强弱的变化就越大。

例如，氯原子取代乙酸的α-H后，生成氯乙酸，由于氯的-I效应通过碳链传递，使羧基中O—H键极性增加，氢更容易以质子形式解离下去，从而酸性增强，致使ClCH2COOH的酸性强于CH3COOH的酸性。

递降率

诱导效应是一种静电诱导作用，其作用随所经距离的增大而迅速减弱。诱导效应在一个σ键体系中传递时，一般认为每经过一个链上原子，即降低为原来的约三分之一。通常以ε或1/α来表示递降率。经过n个原子后，其诱导效应只有原来的(1+α)n。一般认为，经过三个原子后诱导作用可忽略。