碳碳双键

碳碳双键就是定义烯烃的那条 C=C 连接——两个碳原子相连不止一次,而是两次。画成两条平行线时,它代表四个共享电子,而非普通单键中共享的两个。它是整个本领域最重要的官能团,因为这里几乎每一个反应都始于这条键上发生的某种变化。

细看之下,这两条线并非对等的双胞胎。一条是 σ 键:两个碳的 sp2 轨道正对彼此、正面交叠,是一根强的圆柱形键,与任何单键无异。另一条是 π 键:每个碳还留有一个 p 轨道竖立、垂直于分子平面,这两个 p 轨道侧向交叠,在平面上下方形成电子云。那团 π 电子云弥散、能量较高,因此其电子束缚松弛——它们就裸露在外,任何缺电子的试剂都能够到。

由这幅图像引出两个推动整套化学的后果。其一,分子在键周围是平的、刚性的:让一个碳相对另一个碳旋转,就会撕开侧向的 π 交叠,所以双键无法旋转,于是产生顺/反(E/Z)异构体。其二,裸露的 π 电子使这条键成为亲核试剂,吸引亲电试剂,从而引发那些使烯烃成为丰饶合成原料的加成反应。