誘導效應
誘導效應
在有機化合物分子中，由於電負性不同的取代基（原子或原子團）的影響，使整個分子中的成鍵電子云密度向某一方向偏移，使分子發生極化的效應，叫誘導效應。由極性鍵所表現出的誘導效應稱做靜態誘導效應，而在化反應過程中由於外電場（如試劑、溶劑）的影響所產生的極化鍵所表現出的誘導效應稱做動態誘導效應。誘導效應只改變鍵內電子云密度分佈，而不改變鍵的本性。且與共軛效應相比，無極性交替現象。
誘導效應的特徵是電子云偏移沿著σ鍵傳遞，並隨著碳鏈的增長而減弱，最終消失。誘導效應是一種短程力，傳遞到第三個碳時已經很弱，傳到第五個碳時幾乎完全消失。誘導效應是一種靜電作用，是永久性的，屬於電子效應的一種。
在誘導效應中，一般用箭頭“→”表示電子移動的方向，表示電子云的分佈發生了變化。例如，氯原子取代了烷烴碳上的氫原子后，如下圖：
誘導效應
靜態誘導效應：由於分子內極性共價鍵的存在（內在電場）而導致的，使靜態分子固有的性質。對化合物反應活性的影響具有兩面性，在一定條件下可增加反應活性，也可能會降低反應活性。
動態誘導效應：是發生在化學反應時，由於外界電場的出現而發生的。通常只是在進行化學反應的瞬間才表現出來，所起的作用大都是加速反應的進行。
化學活性的定量尺度。
1923年G.N.路易斯首先提出取代基團吸引或釋放電子的作用可以在整個分子中的各鍵上引起價電子對移動的概念。C.K.英戈爾德等將常見的基團和原子排列成一個誘導效應強弱的定性序列。
科學工作者根據化合物的物理化學性質、反應平衡常數和速率常數等方面的大量實驗結果，提出了各種基團特性常數，以定量或半定量地表達基團的誘導效應強弱。其中最著名的是L.P.哈米特的取代常數 σ（見哈米特方程）和R.W.塔夫脫的極性取代常數 σ*。
1962年蔣明謙和戴萃辰認為誘導效應不僅與成鍵原子的電負性有關，還與鍵長有關，並根據原子的電負性及其共價半徑，提出用誘導效應指數來定量地表示基團的誘導效應強弱。
誘導效應的大小和方向與原子或原子的電負性有關。在比較各種原子或原子團的誘導效應時，通常以C—H鍵中的氫原子為標準，規定Ι=0。
吸引電子能力（電負性較大）比氫原子強的原子或原子團（如—X、—OH、—NO2、—CN等）有吸電子的誘導效應或拉電子誘導效應（-I效應），整個分子的電子云偏向取代基。吸引電子能力比氫原子弱的原子或原子團具有給電子的誘導效應或推電子誘導效應（+I效應），整個分子的電子云偏離取代基。
取代基的誘導效應強弱有如下規律：
1、同族元素中，原子序數越大，吸電子誘導效應越弱；同周期元素中，原子序數越大，吸電子誘導效應越強。
2、基團不飽和程度越大，吸電子誘導效應越強。這是由於各雜化態中s軌道成分不同而引起的，s成分越高，吸電子能力越強。
3、正電荷基團和含配位鍵（直接相連）的基團具吸電子誘導效應，負電荷基團具給電子誘導效應。
4、烷基具給電子誘導效應和給電子超共軛效應。
誘導效應對有機酸的酸性強弱影響很大。凡是能引起羰基碳原子上電子云密度降低的誘導效應都能使酸性增強，能引起羰基碳原子上電子云密度升高的誘導效應時酸性減弱。這種影響越大，酸性強弱的變化就越大。
例如，氫原子取代乙酸的α-H后，生成氯乙酸，由於氯的-I效應通過碳鏈傳遞，使羰基中O—H鍵極性增加，氫更容易以質子形式解離下去，從而酸性增強，致使ClCH2COOH的酸性強於CH3COOH的酸性。
誘導效應是一種靜電誘導作用，其作用隨所經距離的增大而迅速減弱。誘導效應在一個σ 鍵體系中傳遞時，一般認為每經過一個鏈上原子，即降低為原來的約三分之一。通常以ε或1/α來表示遞降率。經過n個原子后，其誘導效應只有原來的(1+α)n。一般認為，經過三個原子后誘導作用可忽略。
共軛體系原指像 1，3-丁二烯這樣單雙鍵交替的體系，現在泛指能和 π 電子云側面交蓋並形成多原子軌道的體系。共軛體系產生共軛效應，用C 表示。若取代基使體系的 π 電子云密度增大，則該取代基具有給電子的共軛效應，用+C 表示；若取代基使體系的 π 電子云密度減小，則該取代基具有吸電子的共軛效應，用-C 表示。
共軛效應的強弱判斷為：
1、原子電負性的影響。原子電負性越大，吸電子能力越強，從而給電子的共軛效應越弱。
3、取代基所帶電荷的影響。負電荷越多，給電子的共軛效應越強；正電荷越多，吸電子的共軛效應
越強；通常負電荷給電子的共軛效應大於中性分子。
4、原子能級差異的影響。原子能級差異越小，共軛效應越強。
通過對誘導效應和共軛效應的分析，總結出便於區分二者的競爭關係，如下圖：
由圖可見，從左邊看，結果為吸電子效應，有以下幾種情況：
（1）僅有誘導效應而無共軛效應．此類取代基電負性大於碳，且母體中與取代基相連的第一個碳原子飽和。
（2）取代基為給電子的共軛效應小於吸電子的誘導效應的基團（+C<-I）。若鹵素取代基的鄰碳鏈或環尚未飽和，則鹵素的吸電子的誘導效應大於供電子的共軛效應，總體表現為吸電子效應。
誘導效應
（3）取代基為既有吸電子的共軛效應又有吸電子的誘導效應的基團（-C+-I）．此類基團通常為帶正電荷的基團或取代基第一個碳和非碳原子有不飽和鍵的基團。
從右邊看，結果為給電子效應。
（1）僅有共軛效應而無誘導效應。這就是超共軛效應，其大小排列順序為：（CH3）3C>（CH3）2CH>CH3CH2。
（2）取代基為能產生 р-π 共軛的除鹵素外的其它端基有孤對電子的簡單基團。此類取代基多為有孤對電子的基團或負離子，如氨基、烷氧基、氧負離子和碳負離子等。
（3）取代基為能產生 р-π 共軛的某些複雜基團此類取代基大多比較複雜，基團中一般包含有孤對電子的原子以及碳碳不飽和鍵，形成 р-π 共軛。既可能是吸電子效應也可能是給電子效應．通常為某些二價共軛體系基團。
一般來說：
1、體系越缺電子，酸性越強；體系越富電子，鹼性越強。
2、缺電子的體系使其電子越多越穩定，給電子基團能使該體系更穩定；富電子的體系使其電子越少越穩定，吸電子基團能使該體系更穩定。
3、越穩定的物質越容易生成．反應過程中，穩定中間體的生成量最多，反應速率也最快，有些物質可能會通過重排生成更穩定的中間體；反應的最終產物以最穩定的物質為主。
舉例：比較下列化合物的酸性並排序。
（A）間硝基苯甲酸；（B）對硝基苯甲酸；（C）鄰硝基苯甲酸；（D）苯甲酸。
答案：C>B>A>D
解析：芳環羧酸的鄰位異構體的酸性是最強的，原因為：
（2）共軛效應。間位和對位的誘導效應很弱，以共軛效應為主，且間位共軛效應大於對位。共軛效應使得羰基上的電子云密度增大，對羧基的吸引力減小，故而使得所示的酸性解離減弱。
基本信息
- 中文名
- 誘導效應
- 外文名
- inductive effect
- 相關人物
- G.N.路易斯、C.K.英戈爾德
- 出處
- 化學
- 應用學科
- 有機化學
- 本質
- 改變鍵內電子云密度分佈