一种计算取代基常数的简易方法

在共轭体系中,取代基的电性效应通常指诱导效应和共轭效应的总和,取代基常数包括诱导效应指数(I)和共轭效应指数(C)两部分。本世纪三十年代,出现了著名的Hammett方程和Hammett常数(σ)。蒋明谦等利用元素电负性和原子的共价半径两种基本常数,又提出了一种计算取代基的诱导效应指数(I)和共轭效应指数(C)的经验公式,并根据计算出来的诱导效应指数和共轭效应指数,定义了一种取代基常数——代基当量(S)。代基当量可用来解释某些有机分子的物理性质、化学     

論文选摘

σ_R~o值的直接测定近来更精细的研究要求将Hammett方程中的基团常数(σ)中所包含的诱导效应(σ_I)与共轭效应(σ_R)定量地分离,分别确定。但对σ_R值一直沒有方法直接测定,因此无从验证。今年陆续发现了两种直接测定     

共轭效应对有机反应的影响

共轭效应是共轭体系分子内的原子或原子团间的相互影响。与诱导效应一样也属于电子效应。所不同的是共轭效应的强弱只取决于共轭体系的化学结构,不会因共轭链的增长而削弱。它包括兀π-π、p-π共轭效应和σ-π、σ-p超共轭效应,其相对强弱为:π-π>p-π>>σ-π>σ-p。共轭效应通常通过影响反应物、中间体和产物的稳定性而对有机反应产生影响。     

基团共轭效应的经验标度

本文以一取代苯为基本模型,假设取代基对苯环间位和对位上质子的诱导效应大致相等,且间位上的共轭效应受阻,则对位上质子的化学位移(δ_p)与间位上质子的化学位移(δ_m)之差与取代基的共轭效应成正比。因此,共轭效应强度R_H可由下式求得:R_H=1.6(δ_p-δ_m)利用此式,作者计算了一些常见的基团的共轭效应强度,其结果与文献报道值颇为一致,且表现出明显的变化规律。     

呋喃和苯多烯醛分子中的共轭效应和共轭基干

呋喃和苯多烯醛系列的CNDO/2和微扰分子轨道法的计算表明, 共轭效应与共轭基干是两个不同的概念, 共轭效应包括了共轭基团之间的作用对分子性能全面的影响, 而共轭基干仅仅反映了共轭基团间的作用对前沿分子轨道的影响。这意味着, 相互之间有共轭作用的基团不一定属于同一个基干, 属于同一个共轭基干的基团之间, 必定有共轭作用。共轭基干更确切的反映了共轭基团间的作用对分子结构的依赖。     

基团共轭效应参数

以单取代苯为模型,假定间位代轭效应受阻,诱导效应在共轭体系中的传递因子为1/2,则基因的共轭效应参数：Rc=0.05(△δp-△δm)或Rc=0.05(δp-δm)△δp和△δm分别表示单取代苯对位和间位的^1^3CNMR化学位移相对于未取代母体增量,δp和δm分别为单取代苯对位和间位的^1^3CNMR化学位移。用上式计算了559个基团的共轭效应参数,其结果与文献报道值颇为一致,且呈明显的变化规律。     

超共轭效应和同共轭效应计算与应用

超共轭效应和同共轭效应是有机化学中常用的一种定性的电子理论,但仅能笼统地解释一些反应现象,为了进一步理解这两种效应的含意,本文通过多电子共轭理论经验公式和CNDO/2计算探讨了这一电子理论。前一种方法能简便地计算出超共轭效应指数和同共轭效应指数,进而比较出基团间的微小差异;后一     

σ-π共轭共聚物的电荷掺杂效应

目前导电高分子材料主要集中在π-共轭的碳链体系和σ-共轭的聚硅烷体系.后来人们在聚合物主链或侧链同时引入π共轭性和σ共轭性的基团,形成σ-π共轭高聚物.这类材料掺杂后电导率能在较宽的范围内变化,从而赋予它们非常独特的光化学和光物理性质,可用作导体与半导体、光导体材料,以及非线性光学材料、光致抗蚀剂、电致发光装置中的发光二级管等,有可能成为方兴未艾的信息技术所必需的集成电子器件或集成光子器件中的关键材料之一.同π共轭和σ共轭体系相类似,σ-π共轭体系也只有在掺杂引入载流子的情况下才能导电.相比之下,对依赖于σ-π共轭体系的导电机理研究很少.例如,实验发现nSix(C=C)y掺杂后电导率先升高到10-3Scm-1后又降低到10-7Scm-1,这种现象在π共轭和σ共轭体系中并没有发现,至今也没有理论和实验解释.这类材料的导电性主要依赖于σ-共轭与π-共轭的组合程度以及它们的内部电子结构,因此开展这方面的理论研究工作是很必要的.本文选用了主链含有30个原子的nSix(C=C)y+进行了理论研究,以期为有目的地组合配置σ-共轭和π-共轭的组合结构开发新型光电功能材料提供理论支持.从能量最低稳定单元出发建立了计算模型并根...     

共轭效应

1.共轭体系的意义与类型(一)共轭体系的意义:由π键或 p 电子经过一个σ键与π键相连接而组成的体系,都叫共轭体系。最近有很多实验事实证明键的共轭效应现象不仅发生于重键之间(π,π共轭效应),而且也发生于单键和重     

超共轭效应对有机化合物结构和反应性的影响

超共轭效应是基础有机化学教学中的一个重要知识点,是基团诱导效应和共轭效应的补充和发展。本文通过基础有机化学教学中的常见实例,分析和阐述了多种超共轭效应对有机化合物及中间体结构稳定性和相对反应性的贡献。     

分子结构与化学活性间的定量关系——Ⅰ.非共轭体系中的诱导效应

本文中提出由元素的电负性及原子共价半径两种基本常数以系统计算非共轭体系中基团诱导效应的方法,所得出的诱导效应指数与非共轭化合物在各种反应中的能量变化,平衡常数对数与速度常数对数均形成直筱关系。反应中化学变化的百分率,如产率及转化率等,则与诱导效应指数形成S形曲线。在计算方法中,共价键A—B的极性,以两成键原子的电负性分数,xA/xA xB,及xB/xA xB之差δ(键极性指数)表示。一键对于邻近各键上的诱导效应,以这键上的极性强度δ/r,为计算基数,其中r为键的长度。在一非共轭体系中,作用于A—B键的诱导效应,以直接或间接联结于A—B的各键的极性强度,依照远近次序相加的总和i表示: 或简写为其中1,2,3,4……代表各键联结于A—B上的次序,a是代表诱导效应传递时递减率的常数。与A—A键比较,由B原子及其所带基团对于A—B键上所产生的极性效应,以包括B原子在内的全部基团对A—B的诱导效应指数I表示: 如果分子中B,C,…等原子带有形电荷N_1,N_2…等,则除计算i值时应采用由于电荷而校正的原子电负性及共价半径外,还应加由电荷所引起的诱导效应i_ 或i_-: 其中r′是带电荷的原子的共价半径;因此总的诱导效应指数是 I=i_0 i i_±由这样计算出的诱导效应指数,可以正确推出英国学派的全部耢导效应序列及Kharasch等的脂肪基团的相对电负性序列。这指数与Taft的取代基极性常数σ~*基本上完全平行,与由其他方法算出的氢化物中氢的部分电荷也基本上平行。它与脂肪族卤化物及腈类等的电偶极矩形成良好的直线关系。这些事实都说明诱导效应指数能够定量代表有关的诱导效应。非共轭化合物中化学活性与诱导效应之间的关系,可以下式表示: E=AI B logK=aI b或log(K/K_0)=aI logk=a′I b′或log(k/k_0)=a′I 其中E为反应中的能量变化及与键能有直接关系的能量性质,K为反应平衡常数,k为反应速度常数;A,B,a,b,a′,b′均为常数,其值由反应类型及反应条件决定。在很多情况下,用为基准的氢原子也包括在这种关系之内。文中列举各种类型的有机及无机化合物的几百种E,K及k以表明上述几种直线关系的普遍存在。文中讨论诱导效应指数的适用范围,指出在基团立体障碍很大与立体效应不相同的情况下,及共轭效应起主导作用,而又不恒定的情况下,诱导效应指数与化学活性之间并无上述的几种直线关系。最后文中讨论诱导效应指数的用途。一是建立一种统一的定量的诱导效应序列,二是直接表达分子结构与化学活性间的定量关系,三是验证化合物的分子结构式,四是区别分子中不同位置上同种基团的活性,五是推断某些反应的机构,并各以例说明。     

在表面活性剂存在下晶体怎样成长?

在一般非共轭体系中,取代基的诱导效应对于解释取代基衍生物的化学活性及某些物理性质都起着很重要的作用。人们对诱导效应的认识已有长远的历史,根据化合物的某些物理常数、反应平衡常数及反应速度常数等方面的事实,文献上已就取代基诱导效应的定性序列及定量关系作了介绍。其中Ingold的取代基诱导效应的定性序列应用最广泛;Hammett及Taft的取代基常数σ及σ是定量衡量取代基诱导效应最有成效的,但由于取代基常数σ及σ的数量很有限,有时也不一致;我国著名有机化学家蒋明谦等利用元素的电负性及原子共价半径两种基本常数,系统地计算了非共轭体系中取代基的诱导效应指数(Ⅰ),此指数直接地表达了分子结构与化学活性之间的定量关系,但计算也较繁琐。本文试     

共轭基团结合效应研究的概况

在非共轭体系化合物中,一个基团对其邻接的各基团上所起的诱导效应是普遍存在的。表现的方式也是一定的,并不受结合方式的限制。但在共轭体系中各基团之间的共轭效应,往往要受结合方式的限制。一个分子中各种可     

对位-二取代氮苄叉苯胺还原电位的取代基效应

合成52种4,4'-二取代氮苄叉苯胺衍生物p-XPh CH=NC6H4Y-p作为模型化合物,系统地研究了取代基效应对其还原电位ERed的影响规律.通过研究表明该类化合物的ERed与桥连键C=N的13C NMR化学位移δC(C=N)没有线性关系,ERed和δC(C=N)两者的影响因素有较大差别,仅用Hammett取代基常数不能很好地表达ERed的变化规律.影响ERed的主要因素有:取代基X的场/诱导效应、取代基X和Y的共轭效应,此外取代基X的激发态取代基参数也有重要影响.上述4个参数与52种化合物的ERed有良好的相关性,相关系数为0.9756,标准偏差为0.052 V.在这4个影响因素中,基团X的场/诱导效应、共轭效应和激发态取代基效应对ERed改变的贡献都比较大,而基团Y的共轭效应对还原电位ERed改变的贡献相对较小,但不能忽略它.     

诱导效应指数的量子化学研究

蒋明谦等曾提出了一种计算诱导效应指数的方案,用于讨论非共轭化合物.这种计算方案在蒋明谦的另一本专著中,又得到了进一步的推广.与过去一般都是以成键元素电负性差值来估计键极性的方法不同,诱导效应指数是用各原子的电负性分数来估计一个共价键上极性状态的.计算这种指数的基础是这种基团的原子的电负性及其共价半径.诱导效应指     

共轭效应和芳香性本质的争论和它们的历史发展

“共轭效应是稳定的”是有机化学的最最基本原理之一。但是,自30年代起,键长平均化,4N＋2芳香性理论,苯环D~6~h构架的起因,分子的构象和共轭效应的因果关系,π-电子离域的结构效应等已经受到了广泛的质疑。其中,最引人注目的是Vollhardt等合成了中心苯环具有环己三烯几何特征的亚苯类化合物,Stanger等合成了键长平均化,但长度在0.143～0.148nm的苯并类衍生物。最近(1999年),Stanger又获得了在苯环中具有单键键长的苯并类化合物。在理论计算领域,争论主要表现在计算方法上,集中在如何将作用能分解成π和σ两部分。随着论战的发展,作用能分解法在有机化学中的应用不断地发展和完善,Huckel理论在有机化学中的绝对权威也受到了挑战。为此,简要地介绍了能量分解法的发展史,对kollma法的合理性提出了质疑。此外特别介绍了我们新的能量分解法,及在共轭效应和芳香性的研究中的新观点和新的思维模式。     

有机磷化合物的研究 Ⅰ.对位取代苯基及苯甲基膦酸酯

为研究膦酸二烷基酯的化学牿构及其物理及化学性能,合成一系列具不同电子效应取代基的对位取代苯基膦酸酯(Ⅰ)及相应的苯甲基膦酸酯(Ⅱ)。应用乙酰化滤祗及相应的展开剂,可顺利进行对位取代苯基及苯甲基膦酸酯的纸层析鉴定与分离。对位取代苯基及苯甲基膦酸酯均有相似的超加克分子折射现象。这些膦酸酯的化学结构与超加折射度的关系,可以用苯环取代基的不同电子效应解释。取代基团σ值与磷-氧键频率及氘-氧键频率或氘-氧键频率变化(Lewis碱性)均能符合Hammett方程式的自由能直线关系。不同烷基酯所形成的直线斜率也不同,但它们之间似无定量规则。对位取代苯甲基膦酸酯的取代基性质与其磷-氧键特征频率及Lewis碱性均无定量规则。对位取代苯基及苯甲基膦酸酯的碱性水解反应速度常数的对数值与取代基团σ值符合Hammett方程式的直线关系。对位取代苯基膦酸酯的碱性水解速度较相应的苯甲基膦酸酯快很多。对位取代苯基及苯甲基膦酸酯的酯烷基诱导效应指数与水解速度也有较好的定量关系。实验结果有助于说明膦酸酯在碱性水解过程中,磷原子为亲核进攻中心。就对位取代苯基膦酸酯的苯环取代基性质与其物理及化学性能的定量关系而言,这类分子内部的影响既可用苯环与磷-氧键共轭,磷-氧属双键结构;也可用取代基团的诱导效应而磷-氧为重键结构以解释,但后一种结构似更为合理。     

1,3,4-噁二唑衍生物的EI谱及取代基效应的研究(Ⅰ)

本文研究了新近合成的十三个2-芳基-5(2-苯基-4-喹啉基)-1,3,4-噁二唑衍生物的电子轰击(EI-70eV)质谱。应用亚稳离子和质量准确测定方法研究了这些化合物在EI-70eV条件下的断裂途径。归纳出以环状结构的分解和重排为特征的几种主要断裂方式。并用Hammett常数σ拟合了取代基效应与裂解反应的关系。     

对、间位卤代苯甲酸在水-乙醇混合溶剂中电离过程的焓、熵贡献

用LKB-2277Bioactivity Monitor测定了25℃时间氯、对氯和对氟苯甲酸在水-乙醇混合溶剂中的标准电离焓, 计算了相应体系的标准电离熵。利用Hammett方程对溶剂中酸的取代基常数σ进行了计算, 求取了对应的焓、熵取代基常数σH和σS值及熵反应常数ρS, 利用内部-环境模型和上述常数对溶剂效应和取代基效应进行了解释。     

取代苯σ·Ⅱ效应分离与FMO能量的相关性△EHOX.σP研究

研究了芳环上取代基诱导效应能和共轭效应能的分离,Ph(X)n的(X)n基属性从能量角度提出量化解释及应用,发现各类芳环取代基都不同程度存在两种σC、σI效应,且存有群轨道作用.