1.12　诱导效应

前面已经提到，两个原子之间的伸缩振动频率与折合质量的平方根成反比，与力常数的平方根成正比。当折合质量不变时，力常数越大，振动频率越高。力常数与两个原子之间的电子云密度分布有关。电子云的密度分布不是固定不变的，它会受到邻近取代基或周围环境的影响。

当两个原子之间的电子云密度分布发生移动时，引起力常数的变化，从而引起振动频率的变化，这种效应称为诱导效应。

诱导效应引起的振动频率位移方向取决于电子云密度移动的方向。当两个原子之间的电子云密度向两个原子中间移动时，振动力常数增加，振动频率向高频移动；当两个原子之间的电子云密度偏离中心位置，向某个原子方向移动时，振动力常数减小，振动频率向低频移动。

当电负性大的原子或基团，或吸电子基团与某个原子相连接时，电子云密度向吸电子的原子或基团的方向移动。当推电子基团与某个原子相连接时，电子云密度离开推电子基团。

相连原子的电负性越大，诱导效应越显著。F、Cl、Br、O、N原子的电负性比较大，当这些原子与其他原子相连接时会产生诱导效应。

表1-6列出一些羰基化合物中诱导效应对羰基伸缩振动频率的影响。箭头所指的方向是电子云密度移动的方向。酮的羰基上氧原子的电负性比碳原子的电负性大，所以氧原子周围电子云密度比碳原子高。当羰基碳原子连接电负性大的Cl原子时，羰基上电子云密度从氧原子向两个原子中间移动，使羰基的振动力常数增加，因而羰基伸缩振动频率向高频方向移动。Cl原子数目越多，诱导效应越显著，羰基伸缩振动频率向高频方向移动越多。

比较乙醛、氯乙酰和氯乙酰氯的羰基伸缩振动频率，可以看出，诱导效应对相邻的化学键影响最显著，中间隔着一个化学键时，仍有诱导效应。再比较丙酰氯和3-氯丙酰氯的羰基伸缩振动频率，可以看出，中间隔着两个化学键时，虽然仍有诱导效应，但已经非常弱了。

丙酮、乙醛、饱和脂肪酸酯和羧酸羰基伸缩振动频率的差异（见表1-7）也可以用诱导效应来解析：甲基是推电子基团，使羰基上的电子云密度向氧原子方向移动，所以丙酮羰基比乙醛羰基伸缩振动频率低；由于酯羰基的碳原子上连接电负性大的氧原子，使羰基上电子云密度从氧原子向两个原子中间移动，导致双键特性增强，这种诱导效应导致CO伸缩振动频率升高，因而酯羰基伸缩振动频率比醛羰基高，位于1735cm-1左右。游离羧酸的羰基伸缩振动频率位于1760cm-1，但二聚羧酸羰基的伸缩振动频率却位于1700cm-1左右，这是由于二聚羧酸羰基受氢键的影响（环境的影响），羰基上电子云密度更加靠近氧原子，削弱了双键特性，这种诱导效应导致CO伸缩振动频率降低。

诱导效应对CH2的变角振动频率也会产生影响。聚乙烯—（CH2）n—的CH2变角振动频率位于1465cm-1，但聚氯乙烯—（CH2CHCl）n—的CH2变角振动频率却位于1429cm-1。长链羧酸的CH2变角振动频率位于1460cm-1，但长链羧酸中与羧基相连的CH2的变角振动频率却位于1410cm-1。这是由于诱导效应使C—H键的电子云密度向碳原子方向移动，使C—H键级降低，导致CH2的变角振动频率向低频移动。

在红外光谱中，诱导效应普遍存在。许多基团频率的位移可以用诱导效应得到合理解析。