碳碳雙鍵

碳碳雙鍵就是定義烯烴的那條 C=C 連接——兩個碳原子相連不止一次,而是兩次。畫成兩條平行線時,它代表四個共享電子,而非普通單鍵中共享的兩個。它是整個本領域最重要的官能團,因為這裡幾乎每一個反應都始於這條鍵上發生的某種變化。

細看之下,這兩條線並非對等的雙胞胎。一條是 σ 鍵:兩個碳的 sp2 軌域正對彼此、正面交疊,是一根強的圓柱形鍵,與任何單鍵無異。另一條是 π 鍵:每個碳還留有一個 p 軌域豎立、垂直於分子平面,這兩個 p 軌域側向交疊,在平面上下方形成電子雲。那團 π 電子雲彌散、能量較高,因此其電子束縛鬆弛——它們就裸露在外,任何缺電子的試劑都能搆到。

由這幅圖像引出兩個推動整套化學的後果。其一,分子在鍵周圍是平的、剛性的:讓一個碳相對另一個碳旋轉,就會撕開側向的 π 交疊,所以雙鍵無法旋轉,於是產生順/反(E/Z)異構體。其二,裸露的 π 電子使這條鍵成為親核試劑,吸引親電試劑,從而引發那些使烯烴成為豐饒合成原料的加成反應。