超共轭效应

罗伯特·S·马利肯提出的化学效应
超共轭效应(hyperconjugative effect)是有机化学中σ成键轨道(bonding orbital)或非键轨道(non-bonding orbital)参与的一种共轭。[1]
超共轭效应中,σ键电子或杂原子上的非键电子是定域的,利用σ成键轨道或非键轨道与邻位缺电子的p轨道或σ反键轨道(anti-bonding orbital)或π反键轨道发生部分重叠,成键轨道或非键轨道上的电子对缺电子性的轨道进行补充,从而电荷得到分散,结构得到稳定。常见的能发生超共轭效应的有σ-p超共轭、σ-σ*超共轭、σ-π*超共轭、n-p超共轭、n-σ*超共轭、n-π*超共轭等。[2][3]
超共轭效应分为三类:正超共轭效应、负超共轭效应和中性超共轭效应。由相邻的σ成键轨道和空的p轨道或π*反键轨道之间相互作用产生的超共轭效应定义为正超共轭效应(positive hyperconjugation);反之,由相邻的满的p轨道或π成键轨道和σ*反键轨道之间相互作用引起的超共轭效应定义为负超共轭效应(negative hyperconjugation)。对于中性超共轭效应(neutral hyperconjugation)来讲,电子给体和受体可以是不确定的,体系中存在两个方向的超共轭效应,因此也称之为双向超共轭效应(two-way hyperconjugation)。[3]

发现

1939年,罗伯特·S·马利肯在他关于紫外光谱和共轭分子的研究中首次提出这个概念。他观察到随着烯上的烷烃增多,吸收光谱移向长波长端。这种红移在一般的共轭化合物中很常见,例如丁二烯中。他也首次提出这些取代烯烃氢化热较低的原因也是由于超共轭。在超共轭这个概念提出之前,人们已经在1935年发现了Baker-Nathan效应。