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分子轨道对称守恒原理

分子轨道对称守恒原理(伍德沃德-霍夫曼规则),是凭借轨道对称性来判断周环反应产物立体化学性质的一套规则,由罗伯特·伯恩斯·伍德沃德和罗德·霍夫曼于1965年提出。它主要用于分析电环化反应、环加成反应和σ迁移反应,运用前线轨道理论和能级相关理论来分析周环反应,总结出其立体选择性规则,并根据这些规则判断周环反应是否可以进行,以及反应的立体化学特征。 分子轨道对称守恒原理认为:化学反应是分子轨道进行重组的过程。在协同反应中,由原料到产物,分子…

芳香性

形式的苯(上部)结合产生一种平均结构(底部)]] 芳香性(),是一種化學性質,有芳香性的分子中,由不饱和键、孤对电子和空轨道组成的共軛系統具有特別的、仅考虑共轭时无法解释的稳定作用。可以将芳香性看作是环状离域和环共振的体现。一般认为在这些体系中的电子,可以自由在由原子组成的环形结构上运动(离域),这些环形结构含有单键和双键相间,离域的结果是环键的键级趋于均化,给予体系稳定作用。 芳香性的理論最初由德國有機化學家奥古斯特·凯库勒()發展出…

亲核体

親核體,又叫親核基、親核試劑(,意思為喜好原子核的物)是一個基本的有機化學概念,指具有親核性的化学试剂,可用:Nu-或Nu:表示。它用来衡量一个试剂给电子能力的强弱。一般而言,与亲电试剂反应中,親核體亲核性越高,越容易產生化學反應。親核體在有機化學反應中提供電子,因此根據酸鹼電子理論的定義,親核體可視為路易士鹼。任何有孤電子對的分子、原子或陰離子均可作為親核體。 亲核性与碱性类似,但有所不同。很多情况下碱性高的物质亲核性也高,比如胺的碱…

亲电体

亲电体(,意思為电子喜好者)為一化学术语,指在化学反应中对含有可成键电子对的原子或分子(亲核试剂)有亲和作用的原子或分子。因为亲电试剂可以接受电子,所以它们是路易斯酸(见酸碱反应理论)。大多数亲电试剂为正电性,有一个原子带正电,或有一个原子不具备八隅体电子。 亲电试剂进攻亲核试剂上电子集中的部位。有机化学中常见的亲电子试剂有阳离子(如H3O+和NO2+)、極性分子(如氯化氢、卤代烃、酰卤,和羰基化合物)、可极化中电性分子(如Cl2和Br…

布莱特规则

布莱特规则:除非环够大,否则桥环化合物中的桥头原子不可连有双键。如:布莱特规则预测如下两个降冰片烯的异构体是不稳定的。事实也是如此。 布莱特规则之所以存在,主要是因为在小环和中环(小于八元)中,桥头的双键有环张力,特别是角张力。规则可用于预测消除反应的产物。亦可应用于碳正离子以及自由基(不过不如前者常见)机理,因这些中间体倾向于采取键角120°、sp2杂化的平面构型。 历史 布莱特规则最早是由朱利叶斯·布莱特于1924年研究天然双环萜烯…

场效应

化学中的场效应(Field effect,记作 F)是指通过空间的分子内静电作用,即某取代基在空间产生一个电场,它对另一处的反应中心发生影响。场效应与诱导效应是相似的概念,因此常常较难区分,不过场效应是通过空间而非原子链产生的,故有些情况下可以通过选取有合适结构的有机分子,将这两种效应区分开来。 微電腦晶片體的場效應畫面]] 物理中的场效应是指细电线与金属薄片间的电场,使空气离子化,使得带电粒子发生相互吸引或排斥,产生风的流动,可以利用…

非经典碳正离子

非经典碳正离子或非经典离子是有機化學中的一種碳正离子,含有三中心两电子键,σ键的电荷不只定域在一个原子上,「非经典离子」一詞一開始是由J.D. Roberts在1951年用來描述环丁烷正離子,但此在1949年化學家Saul Winstein就用這種離子解釋降冰片基化合物的反應性。 上述提及的化合物是exo-降冰片基和对溴苯磺酰基的化合物(下圖中標示1)及其endo異構物(下圖中標示3),而其反應是在乙酸中和乙酸鉀進行酰化反应。重要的是在…

哈米特方程

哈米特方程(Hammett方程)是一个描述反应速率及平衡常数和反应物取代基类型之间线性自由能关系的方程。 所研究的反应物是苯甲酸以及间位和对位取代的苯甲酸。通过测定这些苯甲酸衍生物的pKa值,可以获得它们的取代基常数(σ),也就是对取代基电子效应的量度。在其他反应中,通过将反应的 log(k/k0) 对σ作图,所得图像的斜率(ρ)可以表示反应受取代基影响的灵敏度,从而提供了速率控制步骤中反应中心的电荷变化的信息。 这个方程的基本概念是,…

休克尔法则

休克尔法则是有機化學的经验規則。它是指當闭合环状平面型的共轭多烯(輪烯)分子有4n+2個π电子時,具有芳香性。 例如,苯、18-轮烯具有芳香性,而环丁二烯和环辛四烯不具有芳香性。10-轮烯不具有芳香性,因为所有参与共轭的碳原子不都在同一平面上。 是最常见的芳香化合物,有6个(4n+2,n=1)π电子。]] 该法则的量子力学基础在1931年由物理化学家埃里希·休克尔(Erich Hückel)公式化并提出。4n+2规则的简洁表述在1951…

顺旋/对旋

順旋或對旋在电环化反应中指,分子两端形成新的键时,其上轨道的旋转方向。基於該旋轉的方向:兩個軌道轉動的方向相同(同時順時針或逆時針旋轉)为順旋;兩個軌道轉動的方向相反(一个順時針而另一个逆時針旋轉)为對旋,最終產物空间构型也会受到順旋和對旋影响。 只需要两点就能判断反应会发生顺旋还是对旋: 分子中的π系統的電子数 該反應是否由熱或光引起。 這組規則可以通过对MO的分析得出,可用于分析电化学反应的立体化学。 光化學反應的例子 光化學電環化…

莫比乌斯芳香性

在有机化学中,莫比乌斯芳香性是一类被认为存在于许多有机分子中的特殊的芳香性。用分子轨道理论来研究这些化合物发现共同点是其中分子轨道的单环阵列中有一些轨道的重叠有相位差,这与休克尔体系的芳香性特征恰好相反。这些轨道的立体构型让人想起了莫比乌斯带,这种芳香性因此得名。这类化合物中最小的应该是反式苯(trans-benzene)。1964年,埃德加·埃尔布罗内运用休克尔法研究得出了莫比乌斯体系。但第一种化合物是由赖纳·赫格斯的团队于2003年…

立体电子效应

立体电子效应,重要理论有机化学概念之一。立体电子效应是综合了立体效应和电子效应的结果,但不是简单的两种效应加合的结果。由于共价键具有方向性,即具有特定的空间取向,这导致了电子效应对分子不同部位的影响存在差异。这就是立体电子效应最根本的立足点。 立体电子效应可以解释很多其他效应解释不了的现象。比如二氯甲烷的惰性问题,内酯比酯活泼的问题,环醚比醚活泼的问题等等。下面举例说明立体电子效应的应用和意义。 立体电子效应这个术语是E.J.Corey…

电子效应

电子效应,理论有机化学基本概念之一。细分为两大类:一类是涉及π键的共轭效应;一类是涉及σ键的诱导效应和超共轭效应。 电子效应本质上来讲就是由于不同原子之间存在电负性的差别,这个差别导致了化学键的极化。这种极化的结果可以沿着化学键传导,从而对分子本身的物理性质和化学性质产生了影响。 類別 诱导效应 诱导效应沿单键传递,特点是衰减得很快,其影响一般不超过三个原子以外。 例如氯乙酸-氯丙酸-氯丁酸序列酸性比较: 共轭效应 共轭效应存在于共轭双…

環張力

在有機化學中,環張力是當分子內的鍵結形成不正常角度時存在的不穩定類型。張力大多在小的環上,像是環丙烷和環丁烷這種其碳-碳-碳角度與近乎109°的理想值大大偏離的類型。. 由於它們的高張力,使得這些小環的燃燒熱升高了。 環張力是從角張力、皮策張力或構形張力,和外環張力或凡得瓦張力結合而來。角張力最簡單的例子是小的環烷類像環丙烷和環丁烷,如下面所討論的。此外,在無法被緩解的環系統中經常有重疊的情況。 (C2(CH2)3)是已知最受張力影響的…

非芳香性

非芳香性(英文:nonaromaticity)是指环状多烯的稳定性与开链多烯相近。环辛四烯具有典型的非芳香性,它有4n个π电子,但不是反芳香性的。因为其中的碳原子不在同一平面内,π电子不能离域。 参见 *芳香性 参考资料

位阻效应

位阻效应(也叫空间效应、空间位阻效应、立体效应)是研究分子中不同基团间電子團重疊形成的電磁力而造成的分子结构或反应取向的立体化学分枝。广泛应用于有机化学中分子结构及反应机理的定性讨论,但在有些情况下可能导致偏差或谬误。 意义和应用 位阻效应对化学,生物化学和药理学至关重要。 在有机化学中,位阻效应几乎普遍存在,并在不同程度上影响大多数化学反应的速率和活化能。例如在氫氧化鈉和鹵代烷的雙分子親核取代反應中,由於三級鹵代烷的位阻效應很大,所以…

哈蒙德假说

哈蒙德假说(Hammond's Postulate)有时也被称为赖费勒假设(Leffler's assumption),是有機化學中根據过渡态理论而產生的假說,和有機化學反應的过渡态有關。哈蒙德假说的內容如下: :如果化学反应中过渡态和反应物(或生成物)能量近似则结构近似。 这种想法,即中间态和反应物与产物中能量较高(较不稳定)的一个结构近似。因为反应能级图上过渡态能量一般近似于反应物与产物中能量更高的一个(这是因为过渡态能量一般高于反…

中介效应

化学中的中介效应,是英国化学家克里斯托夫·英果尔德在1938年最早提出的概念,指的是通过分子共振式定量判断得出的、取代基的一种吸电子/给电子性质。−M 指具吸电子性的取代基(如 CH3C(O)-、-CN、-NO2);+M 则指给电子性的取代基(如 -OH、-NH2)。 IUPAC 金皮书的定义:取代基因其 p- 或 π- 轨道与分子实体其他部分的 p- 或 π- 轨道发生重叠,而引起的分子在反应速率、电离平衡等方面发生的变化。 參考資料…

邻基参与效应

邻基参与效应,有机化学概念之一,指的是相邻基团含有的σ键、π键电子或孤对电子与反应中心发生作用,使反应的某些性质发生改变的现象。邻基参与效应的典型现象为:反应速率加快(邻助效应),产物具有异常的立体化学特征(如亲核取代反应中的构型保持),反应涉及环状过渡态或中间体,反应中发生重排,等等。 一般指邻基参与效应,指的是杂原子孤对电子对SN2反应的协助及桥环化合物和π体系对碳正离子的稳定作用。其实这个效应的范围很广,比如狄尔斯-阿尔德反应中连…