醛和酮:羰基加成

羰基的極性

想像分子裡藏著一塊小磁鐵。羰基(carbonyl)是一個碳原子與一個氧原子以雙鍵相連(寫作 C=O),它是整個有機化學中最重要的一塊小磁鐵。它位於醛、酮、酸、酯等眾多家族的核心。理解它在電子分配上為何不對稱,就能解開它反應方式的奧秘。

氧對電子的吸引力遠比碳強(氧的電負性更大)。在 C=O 雙鍵中,氧把共用電子拉向自己,於是氧端帶部分負電荷(寫作 δ-),碳端帶部分正電荷(δ+)。用共振來看會更清楚:一個共振式是普通雙鍵,另一個共振式是單鍵、氧上帶一個完整負電荷、碳上帶一個完整正電荷(C+-O-)。真實分子是這兩者的混合,但兩幅圖都一致地表明碳缺電子、氧富電子。

這個簡單的事實幾乎決定了後面的一切。因為碳缺電子,富電子的物種(親核試劑)就會被吸引去進攻它;因為氧富電子,它能抓取質子或承載新生的負電荷。所以 C=O 鍵天生就是在碳上被進攻、在氧上被質子化——這正是親核加成的配方,也是整個領域的主反應。

在甲醛 H2C=O 中,碳帶 δ+,氧帶 δ-。像氫氧根離子(OH-)這樣的親核試劑會被吸引到帶 δ+ 的碳上,而不是氧上。

C=O 上的電荷分裂解釋了分子在何處被進攻、在何處被質子化。

兩個共振式不是來回切換的兩個獨立分子,而是同一個真實雜化體的兩幅畫,其中碳確實是缺電子的。

又稱
C=O polaritycarbonyl dipole羰基偶极