通向同一個分子的兩道門
到現在，烯醇負離子已是老朋友：把羰基旁邊的 α 碳 去質子化，那個碳就變成親核體，準備好去進攻一個親電體。在羥醛那一篇裡，你讓它直奔一個 C=O 的碳，得到一個 β-羥基羰基化合物。現在我們把它瞄準一個更豐富的靶子——一個 α,β-不飽和羰基（一個烯酮，比如 CH2=CH-CO-CH3），其中一個 C=C 雙鍵與 C=O 共軛相連。這個分子給來犯的親核體提供了兩道不同的門。
你在共軛體系那一級裡其實已經遇到過這個岔路口，就是 1,2 與 1,4 加成。第一道門是 1,2 加成：親核體直接落在羰基碳上，與對酮的普通親核加成一模一樣。第二道門是 1,4 加成，也叫共軛加成或邁克爾加成：親核體越過羰基，與遠端的碳（β 碳）成鍵，電子則一路穿過共軛 π 體系，最後停泊在氧上。同一個烯酮、同一個親核體，卻得到兩個截然不同的產物——那麼，哪道門會打開？
什麼決定 1,2 還是 1,4
誠實的答案是：兩個碳都帶親電性，而這個選擇是動力學與熱力學之間的較量——正是你在前幾級見過的那場動力學對熱力學的拉鋸。羰基碳是缺電子更尖銳的那個位點（氧就在那裡使勁拉電子），所以直接進攻它很快——這就是動力學的 1,2 路徑。但對羰基的 1,2 加成是可逆的，而那個產物（帶著新成的碳碳鍵，以及一個新生的 O-H 或 O−）往往不如另一種產物穩定。
1,4 路徑起步較慢，結局卻是下坡：親核體加到 β 碳上，待一個質子落到氧上之後，強壯的 C=O 雙鍵被完整保留（你犧牲掉的只是較弱的 C=C）。保住一個羰基是實打實的能量大獎，所以 1,4 是熱力學產物。說白了：硬的、活潑的、鹼性強的親核體進攻得快又不可逆，落在羰基上，給出 1,2；軟的、被穩定化的、較弱的親核體——被穩定的烯醇負離子正是這種——則傾向於更穩定的共軛加成，給出 1,4。
兩個日常例子把它釘死。格氏試劑（R-MgBr）硬、強、鹼性大——它一頭撞進羰基，給出 1,2。一個被穩定的烯醇負離子，尤其是被兩個羰基夾著的那種（下面我們會遇到），又軟又樂於等候那個更穩定的結局——它乾淨地給出 1,4。這絕非天意的巧合；這正是邁克爾加成能成為可靠主力的全部原因。（銅鋰試劑，R2CuLi，則是化學家在想從一個本會偏好 1,2 的碳親核體那裡硬要 1,4 時所求助的經典試劑——一個值得記下的有用例外。）
邁克爾加成，一根箭頭一根箭頭地走
經典的邁克爾加成把一個軟的、被穩定的烯醇負離子（邁克爾給體）和一個 α,β-不飽和羰基（邁克爾受體）配成一對。記住，每一根彎箭頭移動的都是一對電子，絕不是一個原子——守住這條規矩，機理不過是三個老老實實的步驟。盯著那個負電荷從給體的 α 碳出發，穿過受體的 π 體系，最後跑到它的氧上。
- 造給體。一個鹼從給體上拔走一個酸性的 α 質子，形成一個被共振穩定的烯醇負離子。對一個被雙重活化的給體（一個被兩個羰基夾著的質子，pKa 約為 11），即便像烷氧基這樣溫和的鹼也能乾淨俐落地完成任務——這裡不需要強而昂貴的鹼。
- 共軛（1,4）進攻。烯醇負離子那個親核的 α 碳伸過去，與受體的 β 碳成鍵。這根新鍵把受體的 C=C 那對 π 電子推到羰基碳上，羰基碳又把 C=O 的那對 π 電子推上去到氧上——一串箭頭的接力，終點是受體的一個烯醇負離子，負電荷歇在氧上。
- 再質子化。那個受體烯醇負離子抓取一個質子（來自溶劑，或來自下一個給體分子）。它可以把質子接在氧上，得到一個會發生互變異構的烯醇，也可以直接接在 α 碳上——無論哪條路，你都落在一個中性的 1,5-二羰基化合物上，這正是邁克爾加成的招牌產物。兩個羰基恰好相隔五個原子。
Michael addition: enolate donor + enone acceptor -> 1,5-dicarbonyl
donor (soft enolate) acceptor (alpha,beta-unsaturated)
(-) beta alpha
C: ------ attacks ------> C === C --- C === O
4 3 2 1
arrows relay: C-C bond forms at C4 -> C=C pi shifts to C3-C2
-> C=O pi shifts onto O (atom 1) as O(-)
result after proton on O:
O O
|| ||
... C --- C --- C --- C --- C ... <- two C=O five atoms apart
(new C-C bond here) = a 1,5-dicarbonyl羅賓遜環化：搭起一個環
這就是為本級加冕的那份回報。注意，一次邁克爾加成會在同一個分子裡留下兩個間距恰當的羰基——而你早已知道一個能把兩個羰基接成環的反應：上一篇裡的分子內羥醛縮合。把它們串起來，你就得到 羅賓遜環化（annulation 的字面意思就是「造環」），一齣兩幕的連續劇，把一個全新的六元環栓到起始酮上。
第一幕：一個烯醇負離子（常來自一個簡單的酮）對一個烯酮——例如甲基乙烯基酮（MVK）——的邁克爾加成把兩塊拼到一起，留下相隔幾個碳的兩個羰基。第二幕：在同樣的鹼性條件下，一端生成一個烯醇負離子，分子內地伸過去夠到另一個羰基——一次分子內羥醛——把環合上；最後一步脫水（縮合那一步）趕出一分子水，留下一個共軛的環己烯酮。從兩個開鏈的羰基化合物，加上一點鹼，你就變出了一個自帶烯酮的六元環。這是實打實的合成威力，也正是這個反應何以坐鎮於構建甾體及其他稠環天然產物的核心。
兩個被活化的質子：丙二酸酯與乙醯乙酸酯
上面這一切都倚仗一個軟的、容易製造的烯醇負離子。它們從哪裡來？訣竅是一個夾在兩個羰基之間的質子。回想酸性那一篇：一個相鄰的羰基就能把 α 質子的 pKa 壓到約 20；用兩個羰基夾住它，兩個羰基便都能借共振來分擔那個負電荷，把 pKa 砸到約 11——酸到足以讓一個廉價的烷氧基鹼把它完全去質子化。這個被雙重活化、易於生成、又軟的烯醇負離子，正是完美的邁克爾給體，也是完美的、可控的親核體。
兩個廉價試劑利用了這一點。丙二酸二乙酯（夾在兩個酯基之間的一個 CH2）驅動丙二酸酯合成；乙醯乙酸乙酯（夾在一個酮和一個酯之間的一個 CH2）驅動乙醯乙酸酯合成。兩者都遵循同一支三拍的配方：去質子化造出被穩定的烯醇負離子，用一個鹵代烷把那個親核的碳烷基化（一個乾淨的 SN2，所以一級或甲基鹵代物效果最好——和你在取代裡學的那套背面進攻規則一樣），然後水解並加熱。
收尾的妙筆是脫羧。水解之後你手裡是一個 β-酮酸或一個丙二酸（1,3-二酸），而任何在兩個碳之外帶有羰基的羧酸，一經加熱便會通過一個俐落的六元環過渡態失去 CO2。所以那第二個羰基從來就不打算留下——它只是一個臨時的把手，存在的全部意義就是把質子酸化、把烯醇負離子穩住，然後悄悄地作為二氧化碳被丟掉。淨結果乾淨俐落，值得當作策略記下：丙二酸酯合成把一個鹵代烷轉化成一個取代的乙酸（R-CH2-COOH），而乙醯乙酸酯合成把一個鹵代烷轉化成一個取代的甲基酮（R-CH2-CO-CH3）。你在那根鍵上把目標分子拆開，試劑就直接告訴你該去買哪個鹵代烷。
倒著想：把合成當作策略
退一步，看看這整一級給了你什麼。烯醇負離子把羰基旁邊的碳變成了親核體，憑這一個秘密，你就能隨心所欲地鍛造碳碳鍵：羥醛用一根新的 C-C 鍵把兩個羰基接起來，邁克爾把一個烯醇負離子縫到烯酮上，羅賓遜把一個環合上，而丙二酸酯和乙醯乙酸酯兩條路線則交付量身定制的酸和酮。這些不是要囤積的孤立反應——它們是建造工具，而真正的高手功夫，是把它們倒過來用。
這種倒著推的思路叫逆合成分析。盯著一個目標分子問：哪根鍵是我本可以造出來的？一個 1,5-二羰基化合物在大喊「用邁克爾切斷把我拆開」。一個 β-羥基或 α,β-不飽和羰基在低語「我是從一次羥醛來的」。一個稠合在酮上的環己烯酮指向一次羅賓遜環化。一個取代的乙酸或甲基酮則暗示是丙二酸酯或乙醯乙酸酯把那個烷基帶了進來。你學正向反應，是為了能在一個成品分子裡認出它們的指紋，從而倒著規劃路線。