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有机化学考研学校排名,有机化学考研的学校排名

2023-08-25 07:57:47
本内容由小编为大家分享关于研究生招生简章、考研分数线、考研调剂、考研真题资料等信息。有机化学考研,有机化学考研学校排名有机化学中常让人难以理解的一大块就是电子效应,它在有机化学中有什么作用呢?什么是电子效应呢?电子效应有什么规律呢?这些疑问

本内容由小编为大家分享关于研究生招生简章、考研分数线、考研调剂、考研真题资料等信息。

有机化学考研,有机化学考研学校排名

有机化学中常让人难以理解的一大块就是电子效应,它在有机化学中有什么作用呢?什么是电子效应呢?电子效应有什么规律呢?这些疑问我将在这篇文章中仔细道来!另外需要资料可评论或私聊喔!

一、电子效应的作用

(1)在化学反应中的作用

电子效应可以说是影响化合物结构中所处位置的电子云密度情况。在化学反应中,电子效应可以影响结构所处位置的电子云密度,从而影响反应的活性。因此,电子效应的作用之一就是可以决定于有机化学反应位置(特别是亲核反应,亲电反应,氧化反应和还原反应均涉及电子效应的判断)

(2)在波谱解析中的作用

电子效应可以影响电子云密度,而电子云密度在核磁共振中可以影响化合物的化学位移。化合物的化学位移影响因素有各向异性和电子效应。这个在后期会讲解到如何利用电子效应来判断化合物的化学位移大概位置。

综上,电子效应对有机化学学习是非常重要的,渗透于有机化学的每个章节中。那什么是电子效应呢?

电子效应包括诱导效应,共轭效应和超共轭效应,相信大部分同学在学习有机化学的过程中,对这些概念都是只知其然,不知其所以然,可偏偏它们的应用又非常广,可用于比较反应活性,芳环取代中的定位效应等等,记又记不住,理解又理解不了,非常头疼。

在理解电子效应之前,先学习无机化学中的一些基础知识,有利于理解电子效应!

二 、四个量子数

1.主量子数

主量子数用n表示,可以取1,2,3 ..,可以理解为电子主层。即第1层,第2层,第3层

2.角量子数

角量子数用L表示,与主量子数有关,主量子数为n时,角量子数只能取0,1,2 … n-1,分别叫s,p,d,f,g,h等,可以理解为电子亚层,就是每一个主层内部还有一个细微层,用来装电子的。

3.磁量子数

磁量子数由m表示,与角量子数有关,角量子数为L时,磁量子数只能取0,±1,±2 … ±L,磁量子数可以理解为用来描述每个电子亚层含有多少个电子轨道,轨道的形状方向如何。每一个电子轨道只能装2个电子,且自旋相反。如果n=2,那么有0,1两个角量子轨道,L=0即s轨道,此时m只能=0代表只有一个电子轨道

L=1即s和p轨道,此时包括m=0,0和±1四个电子轨道

所以当n=2的时候,总共有5个电子轨道。即1s(2s2px2py2pz)(1和2代表n电子层数,s和p代表每一个电子层里面的亚层,xyz代表p轨道里面的0,±1的电子轨道)因此总共可以装下10个电子,最外层电子数指的是n最外层即为2,表示最外层可以有8个电子(每个电子轨道最多装2个电子)

4.自旋量子数

自旋量子数描述的是每个电子轨道最多只能容纳两个电子,且自旋方向必须相反。也就是说s,p,d,f 电子亚层分别最多只能容纳2个、6个、10个、14个电子。

二、原子的核外电子排布(即电子轨道容纳电子规则)

1.Pauli 不相容原理

每个电子轨道最多只能容纳两个电子,且必须自旋相反。

2.能量最低原理

先排满低能级再到高能级(E = n+0.7L)

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p…

3.Hund规则

Hund规则是指,在能量相同的轨道上,电子总是先以自旋方向相同尽量分占不同的轨道使原子能量最低。

注意:等价轨道全充满,半充满和全空时状态比较稳定。就是低能量轨道电子多的更稳定。

例如 Cr 的电子构型为:[Ar]3d5 4s1,而不是[Ar]3d4 4s2(由于d轨道4并不是最多可容纳电子,因此d5比d4更稳定)

三、杂化轨道理论

首先了解一下共价键中sigma键与pai键的形成

sigma键是头碰头形成的最大重叠,再形成的单键,双键,三键中,也只有一个为sigma键(有两个sigma电子参与形成),是最稳定的键。不易参与反应。每个键都是由两个电子形成,电子是sigma电子形成sigma键,pai电子形成pai键。

pai键是肩并肩形成的,可以有多个,不是很稳定,易于脱离。单键中没有pai键,双键中有一个(2个sigma电子和2个pai电子形成),三键中有两个pai键(2个sigma电子和4个pai电子形成),也就是多键中除了有一个sigma键中其余为pai键。pai键易于断裂形成。

下面是关于杂化,电子如何形成键

可以看出在上述杂化轨道形成中,除了sp3杂化所有轨道参与形成4个sigma键,每个单键有1/4的s成分和3/4的p轨道成分(s轨道成分越大,束缚电子能力越大,也就是电负性越大。)。SP2杂化中只形成3个sigma键,还有一个多余的p轨道形成一个pai键。sp杂化中只形成2个sigma键,2个多余的p轨道形成2个pai键。因此烯烃有一个双键,然后两个取代基(即三个sigma键和一个pai键),炔烃有一个三键和一个取代基(两个sigma键和2个pai键。)

从上述无机化学中了解了键的形成以及所包括的电子。一个键由两个电子形成,不同电子形成不同键,性质也不一样。单键由sigma键形成,易于旋转。多键由一个sigma键和多个pai键形成。pai键pai电子易于参与反应。没有sigma电子稳定。不同键杂化状态不一样,所包括S成分不一样,因此电子云密度不同。

四、电子效应

1.诱导效应(吸电子诱导和给电子诱导,沿着键传导)

诱导效应相对更容易理解,其实就是电负性的比较,电负性强的一端吸电子

注意在炔基之后的基团属于吸电子诱导效应较弱的,综合给电子共轭效应以后,往往会共轭效应占主导。

2.共轭效应(吸电子共轭和给电子共轭)

如图所示的硝基苯,在硝基基团中,O原子电负性大于N原子,从这吸走一部分电荷使得N原子带上正电荷,而其与苯环直接相连,所以判断有吸电子共轭效应,其余基团可同理分析。有细心的同学可能会问:为什么基团有吸电子共轭作用,而与其直接相连的C原子却带负电荷呢?其实对于Π-Π共轭效应来说,可以有两种理解,一种是对于基团自身,吸电子共轭作用会使碳碳双键上的部分电子转移到基团上,另一种是对于与基团直接相连的碳原子,拉(吸)电子共轭作用会把该碳原子相邻碳原子上的电子拉过来,所以自身就带负电荷了,其实质还是双键上电子云的偏移,拉还是推,取决于基团作用。

在p-Π共轭中,给电子共轭效应尤为常见,当与双键相连的氮原子、氧原子和卤素原子是SP3杂化时,且含有孤对电子时,虽然孤对电子在SP3杂化轨道上,不是在P轨道上,但是通过杂原子与碳之间sigma键的旋转,含孤对电子的SP3杂化轨道可以转到和碳原子P轨道约等于平行的位置,仍可看做是P-π共轭。例如:

电子效应分类大概就是上面几种情况啦!

五、重点总结!

1.各官能团与苯环相连时的综合电子效应:

2.电子效应的应用:定位规律

首先给电子基团增加苯环上的电子云密度,使得亲电取代反应更容易进行,所以是活化定位基

其次吸电子基团降低苯环上的电子云密度,使得亲电取代反应更难进行,所以是钝化的定位基

3.然后是第一类和第二类定位基如何区分:

首先分析氯苯

氯连接在苯环上,有p-Π共轭形成,—Cl 有推(给)电子共轭效应,若将与氯相连的碳原子命名为1号碳,且顺时针分别是2,3,4,5,6号碳,则推电子共轭效应使1号碳的电子推给2号碳,3号碳的电子推给4号碳,5号碳的电子推给6号碳,即2,4,6号碳上电子云密度大(邻对位),更容易发生亲电取代反应。

你会发现第一类定位基全是给电子共轭的定位基

然后分析硝基苯

硝基基团连在苯环上,形成Π-Π共轭,有拉(吸)电子共轭效应,同样的方法命名6个碳,拉电子共轭效应使得1号碳把2号碳上的电子拉过来,3号碳把4号碳上的电子拉过来,5号碳把6号碳上的电子拉过来,即1,3,5号碳上电子云密度大(间位),更容易发生亲电取代反应。

最后暂时就写到这,电子效应在今后的课程中还会有应用,是很重要的知识点,这一篇推送也花了我很久很久的时间,可能看第一遍看不明白,但希望你们一定要静下心来去总结,去与课程中老师讲的对比,琢磨,自己去记忆,像羟基,氨基连在苯环上吸电子诱导效应小于给电子共轭效应,所以是活化定位基,而卤素原子与之相反,这些都是要记忆的。

最后讲义总结在这里,评论或者私聊发全套!

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