1、取代基效应对化合物酸碱性的影响摘要：取代基效应是有机结构理论的重要组成部分并且对化合物物理性质和化学性质有着重大的影响，本文通过取代羧酸的酸性比较以及胺类物质的碱性比较来阐述取代基效应在化合物酸碱性方面的影响。关键词：诱导效应、共轭效应、空间效应、邻位效应、溶剂化作用取代基效应对有机化合物酸碱性的影响归纳起来有两个方面：（1）电子效应，包括诱导效应、共轭效应和场效应。电子效应是通过影响电子云的分布，改变分子失去质子和得到质子的能力，从而影响有机物酸碱性（2）空间效应，是由于取代基的大小或形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应，空间拥挤程度在一定方面影响了结合质子的能力。下面就以取代羧酸和胺类
2、物质中的几个经典案例来剖析一下取代基效应的影响。（一）取代羧酸的酸性比较酸性大小简单来说就是化合物给出质子的能力，越容易离解出质子酸性就越强。先来比较几个脂肪取代羧酸的酸性：查 pKa 表可知运用电子效应的理论来解释就是：主要受诱导效应的影响，烃基为给电子基团，羟基和氯原子为强烈的吸电子基团，其中氯的吸电子能力比羟基更强；烃基的给电子作用使得羧基上的质子不易离去因此酸性最弱，而羟基和氯原子的吸电子作用将羧基上的电子“拉扯”过来，使得质子容易离去，其中氯原子的“拉扯”能力更强因此酸性更强。同时，诱导效应沿着碳链传递越远作用越弱，所以邻取代的羟基酸酸性更强再来比较几个芳香取代羧酸的酸性：相应的解释
3、则是：硝基连在苯环上具有强烈的吸电子作用，对苯环的邻对位具有吸电子的诱导效应以及吸电子的共轭效应，对苯环间位只有吸电子的诱导效应；而氨基与羟基连在苯环邻对位上具有吸电子的诱导效应以及供电子的共轭效应，其中以共轭效应为主，并且氨基的供电子效应更强（因为氧的电负性比氮更加强，吸附电子的能力更强） 。当羧基连到苯环上时，硝基吸电子作用使得羧基的质子更易离解，氨基和羟基的供电子作用使得羧基的质子不易离解，因此硝基苯甲酸强于氨基苯甲酸强于羟基苯甲酸。而对于邻硝基苯甲酸和对硝基苯甲酸的比较，一个重要原因是邻位效应使得苯环平面与碳氧双键平面发生偏离，羧基与苯环的共轭效应减弱，苯环向羧基供电子减弱而硝基的吸电
4、子作用并未减弱，在邻位效应、共轭效应、诱导效应共同作用下的邻硝基苯甲酸自然大于没有邻位效应的对硝基苯甲酸。（二）胺类物质的碱性比较碱性大小简单来说，就是分子结合质子的容易程度，越容易结合，碱性越强。先来比较几个脂肪胺在水溶液中的碱性强弱：相应的解释是：首先，烃基有供电子效应，氮原子的电子云密度越高结合质子的能力越强，所以取代胺的碱性大于氨；虽然从电子效应看三甲胺的碱性最强，但是三甲胺由于没有氢，溶剂化作用最弱并且三个烃基导致空间最拥挤，不易结合质子，所以在取代胺中碱性最弱；而二甲胺与甲胺的比较，电子效应占据主要位置。综合来看，仲胺的碱性最强，因为溶剂化作用不是最弱，空间位阻也不是最强，而又有较
5、强的供电子效应。再来比较几个芳香胺在水溶液中的碱性强弱：相应的解释是：苯胺为供电子基团，连在苯环上通过共轭效应将电子分散到苯环上，降低了氮上的电子云密度，因此芳香胺的碱性弱于脂肪胺；其次甲基为推电子基团通过共轭效应可以增加氮上的电子云密度，而氯原子和硝基是强烈的吸电子基团使氮上的电子云密度更加低因此碱性最弱。再来讨论一个特殊的案例：由化合物到，碱性只增大 3 倍，而由化合物到碱性增大 40000 倍。NH2 NH3CCH3 NH2NO2O2NNO2NNO2O2NNO2H3CCH3解释是：化合物比碱性强三倍，这是因为两个甲基的供电子效应。化合物到碱性增大了 40000 倍，这是因为化合物中由于氮原子上的两个甲基的空间效应使得氮原子上的 P 轨道几乎不能与苯环的 P 轨道平行，即相邻原子的拥挤阻止分子中 N 原子上的 p轨道与苯环的供电子共轭效应（+C） 。（三）总结对于酸碱性的比较，要综合电子效应、空间效应、邻位效应以及溶剂化作用来进行考虑，考虑问题时还应分清起主要作用的是哪一种效应。参考文献：【1】罗一鸣， 有机化学 ，化学工业出版社【2】孙婷， 取代苯甲酸的酸性比较 ，成都大学报【3】王保安， 胺类化合物的碱性强弱顺序 ， 焦作师范高等专科学校学报
