化學中共軛是什么

化學中共軛是什么

　　共軛在數學、物理、化學、地理等學科中都有出現。 本意：兩頭牛背上的架子稱為軛，軛使兩頭牛同步行走。共軛即為按一定的規律相配的一對。通俗點說就是孿生。在物理中一般描述是以某軸為對稱的兩個物體。

　　正常共軛

　　又稱 π-π 共軛。是指兩個以上雙鍵(或三鍵)以單鍵相聯結時所發生的 電子的離位作用。英戈爾德，C.K.稱這種效應為仲介效應，并且認為，共軛體系中這種電子的位移是由有關各原子的電負性和 p 軌道的大小(或主量子數)決定的。據此若在簡單的正常共軛體系中發生以下的電子離位作用： (例如：CH2═ CH—CH ═CH2、CH2 ═CH—CH═O)。Y 原子的電負性和它的 p 軌道半徑愈大，則它吸引 電子的能力也愈大，愈有利于基團—X Y從基準雙鍵 A B—吸引 電子的共軛效應(如同右邊的箭頭所示)。與此相反，如果A原子的電負性和它的 p 軌道半徑愈大，則它釋放電子使其向 Y 原子移動的能力愈小，愈不利于向—X Y基團方向給電子的共軛效應。中間原子 B 和 X 的特性也與共軛效應直接相關。

　　多電子共軛

　　又稱 p-π共軛。在簡單的多電子共軛體系中，Z 為一個帶有p 電子對 (或稱n電子)的原子或基團。這樣的共軛體系中，除 Z 能形成p-π共軛情況外，都有向基準雙鍵A=B—方向給電子的共軛效應。Z 原子的一對p電子的作用，類似正常共軛體系中的—X Y基團。

　　性質：π鍵與相鄰原子上的p軌道發生的共軛。它分為多電子、缺電子與等電子p,π-共軛三種類型。例如氯乙烯，CH2=CH—Cl，的共軛體系是由3個原子(C,C,Cl)與4個p電子(π鍵2個，氯原子2個)組成，共軛π鍵中的p電子數多于共軛鍵的原子數，稱為多電子p,π-共軛。如果與π鍵共軛的p軌道是一個缺電子的空軌道，則形成共軛π鍵的p電子數少于共軛鏈的原子數，稱為缺電子p,π-共軛，如烯丙基正離子CH2=CH—CH2。而烯丙基自由基CH2=CH—CH2,則組成共軛鏈的原子數與p電子數相等，稱為等電子，p,π-共軛。由p,π-共軛而產生的使分子趨于穩定，鍵長發生平均化等效應，稱為p,π-共軛效應。

　　超共軛效應

　　又稱 - 共軛，它是由一個烷基的 C—H 鍵的價電子與相鄰的價電子互相重疊而產生的一種共軛現象(烷基的碳原子與極小的氫原子結合，對于電子云的屏蔽效應小，烷基上C-H鍵的一對電子，受核的作用相互吸引，到一定距離時，烷基上的幾個C-H鍵電子之間又相互排斥，如果鄰近有π軌道或者p軌道可以容納電子，這時σ電子就偏離原來的軌道而偏向于π軌道或p軌道)。依照多電子共軛的理論，一個C—H鍵或整個CH基團可作為一個假原子來看待，有如結構式中的 Z 原子： (例如 CH2═ CH—CH3、O CH—CH3等) 。超共軛效應存在于烷基連接在不飽和鍵上的化合物中，超共軛效應的大小由烷基中 -H 原子的數目多少而定，甲基最弱超共軛效應，第三丁基最強超共軛效應。超共軛效應比一般正常共軛效應和多電子共軛效應弱得多。 (分為σ-π和σ-p兩種，以σ-π最為常見)

　　同共軛效應

　　又稱 p -p 共軛。甲基以上的烷基，除有超共軛效應外，還可能產生同共軛效應。

　　所有同共軛效應，原是指 碳原子上的 C—H 鍵與鄰近的 鍵間的相互作用。大量的化學活性和電子光譜的數據表明，在丙烯基離子和類似的烯羰基中，存在一種特殊的 p- 或 - 共軛現象，即所謂同共軛效應：

　　在丙烯基離子中是烯碳原子上的 p 軌道，與正碳離子( )上的空p軌道，作型的部分重疊;而在類似的烯羰基中，則是羰基碳原子的 p軌道與烯碳原子( )的p軌道作 型的部分重疊：