空间位阻效应

物理术语
空间位阻效应(Steric effects)也称立体效应,主要是指分子中某些原子基团相互靠近而产生的空间阻碍,以及偏离正常键角而引起的分子内张力。例如,在酶反应中,空间位阻会降低其催化活性。在配位化合物中,向一个配体引入较大基团后,会产生空间位阻,影响其与中心原子形成配位化合物。事实上,每个原子在分子中都会占据一定空间,若原子过于接近,相邻原子的电子云重叠(表现为斥力),从而可能影响分子的反应和首选形状。[1]
空间效应指的是分子中靠近反应中心的原子或基团需要占据一定的空间,从而对分子反应活性产生影响的现象。这种效应会使分子反应活性降低,被称作“空间阻碍”,比如邻位双取代苯甲酸[zhǐ]化和水解反应会更加困难。反之,减少反应物的空间拥挤程度,可以提高反应速度,这被称为“空间助效”。[2]
空间效应作为影响有机反应的关键因素,也被称为立体效应,会引发原子基团之间的空间阻碍和分子内张力。在酶反应中,空间位阻会削弱催化活性。在配位化合物中,较大基团的引入会对配位产生影响。通常情况下,空间阻碍会减缓反应速率,但在某些特定反应中可能会提高速率。[3]

基本介绍

因分子中靠近反应中心的原子或基团占有一定的空间位置,而影响分子反应活性的效应。降低分子反应活性的空间效应称“空间阻碍”。例如,邻位双取代的苯甲酸酯化反应要比没有取代的苯甲酸困难得多。同样,邻位双取代的苯甲酸酯也较难水解。这是由于邻位上的基团占据了较大的空间位置,阻碍了试剂(水、醇等)对羧基碳原子的进攻。相反,反应物转变为活性中间体的过程中,如降低反应物的空间拥挤程度,则能提高反应速度。这种空间效应称“空间助效”。例如,叔丁基正离子甲基正离子容易形成,这是因为在形成叔丁基正离子的反应中,空间拥挤程度降低得多一些,而在形成甲基正离子的反应中,空间拥挤程度相对降低得少一些。空间效应是影响有机反应历程的重要因素。空间阻碍一般会降低反应速率,例如,在溴代[wán]双分子亲核取代反应中,由于烷基体积的增大,引起空间阻碍,使反应速率变小。然而在有些反应中,立体效应有可能增加反应速率,例如,在单分子亲核取代反应中,三烷基取代卤代烷的烷基增大时,由于取代基之间的空间斥力,引起碳卤键异裂,导致碳正离子的形成,从而提高了反应速率。