共軛二烯

二烯不過是含有兩個碳碳雙鍵的分子。共軛二烯則是其中那種特別穩定的排布:兩個雙鍵緊挨在一起,恰好被一根單鍵隔開——即經典的單-雙-單-雙格局。教科書上的例子是1,3-丁二烯,CH2=CH-CH=CH2,雙鍵位於1-2位和3-4位,而連接二者的那根孤單鍵在2號碳與3號碳之間。

共軛二烯不只是把兩個雙鍵黏在一起,其奧妙在於:四個sp2碳各貢獻一個平行的p軌域,這四個p軌域重疊成一個連續的π體系。電子在全部四個碳上離域,既降低了能量,也讓中央的C2-C3單鍵帶上一點雙鍵性質——它比普通單鍵更短、更硬。你可以把這分子想成一片共享的π電子雲,鋪在四個原子之上,而不是兩團各佔兩個原子的獨立電子雲。

共軛二烯是二烯家族中最穩定的(比孤立二烯更穩定,遠勝累積二烯),這份額外的穩定性有實實在在的後果。它們與親電試劑加成,會給出1,2-加成與1,4-加成產物的混合;而最關鍵的是,共軛二烯是狄爾斯-阿爾德反應所需兩個搭檔之一,在反應時它必須擺成s-順式構象。在合成中幾乎每當你看到一個六元環被一步搭建出來,背後很可能就有一個共軛二烯參與。