电子效应

电子效应会影响分子的结构、反应性或性质，但既不是传统的键也不是空间效应。 在有机化学中，术语立体电子效应也用于强调分子的电子结构和几何形状（立体化学）之间的关系。

感应是根据所涉及原子的电负性通过传统的 σ 键合结构重新分配电子密度。 诱导效应在每个 sigma 键上下降，涉及将其效果限制在几个键上。

共轭是电子密度的重新分布，类似于感应，但通过相互连接的 pi 键传输。 共轭不仅受连接原子的电负性影响，还受孤对电子相对于 pi 系统的位置影响。 电子效应可以在整个 pi 系统中传输，从而使它们的影响比感应扩展得更远。

超共轭是 sigma 键（通常为 C-H 或 C-C）中的电子与相邻的空（或部分填充）非键合 p 轨道或反键合 π 轨道或反键合 sigma 轨道相互作用产生的稳定相互作用 扩展的分子轨道增加了系统的稳定性。 超共轭可以用来解释扭结效应和异头效应等现象。

在处理包含 p 和 d 等方向分量的轨道时，轨道对称性很重要。 这种效应的一个例子是方形平面低自旋 d8 过渡金属配合物。 尽管四面体几何结构中的空间拥挤较少，但由于金属中心 d 轨道的方向性，这些配合物以方形平面配合物形式存在。 这是许多不同例子中的一个简单例子，包括周环反应的各个方面，例如 Diels-Alder 反应等。

静电相互作用包括与分子中电荷积累相关的吸引力和排斥力。 静电相互作用通常太弱而不能被视为传统键，或者可能由于空间效应而无法形成传统键。 键通常定义为两个原子之间的距离小于它们的范德华半径之和。 氢键与实际键和静电相互作用接壤。 有吸引力的静电相互作用如果变得太强则被认为是键，而无论强度如何，排斥性静电相互作用始终是静电效应。 排斥效应的一个例子是分子扭曲以最小化持有相同电荷的原子的库仑相互作用。

电子自旋态最简单地描述了分子中未成对电子的数量。 大多数分子，包括构成生命大部分的蛋白质、碳水化合物和脂质，即使在带电时也没有不成对的电子。 这样的分子被称为单线态分子，因为它们的成对电子只有一个自旋态。 相反，环境条件下的分子氧有两个不成对的电子。 双氧是三重态分子，因为两个不成对的电子允许三个自旋态。 三线态分子与单线态分子的反应在量子力学中是自旋禁止的。 这是单线态有机分子与三线态氧的热力学极其有利的反应存在非常高反应势垒的主要原因。 这种动力学屏障可防止生命在室温下突然燃烧起来。

过渡金属的电子自旋态更为复杂。 要了解过渡金属的反应性，必须了解 d 电子构型以及高自旋和低自旋构型的概念。 例如，低自旋 d8 过渡金属配合物通常是正方形平面置换惰性，没有不成对的电子。 相比之下，高自旋 d8 过渡金属配合物通常是八面体，具有两个不成对的电子，是不稳定的。

Jahn-Teller 效应是非线性分子在特定情况下的几何变形。 任何具有退化电子基态的非线性分子都会发生几何畸变，从而消除这种退化。 这具有降低整体能量的效果。 Jahn-Teller 畸变在某些过渡金属络合物中尤为常见； 例如，铜 (II) 与 9 d 电子络合物。

反式影响是正方形或八面体络合物中的配体对反式配体键的影响。 它是由电子效应引起的，表现为反式键的延长和对复合物总能量的影响。

分子的结构、性质和反应性取决于直接的键合相互作用，包括共价键、离子键、氢键。