共轭二烯

二烯不过是含有两个碳碳双键的分子。共轭二烯则是其中那种特别稳定的排布:两个双键紧挨在一起,恰好被一根单键隔开——即经典的单-双-单-双格局。教科书上的例子是1,3-丁二烯,CH2=CH-CH=CH2,双键位于1-2位和3-4位,而连接二者的那根孤单键在2号碳与3号碳之间。

共轭二烯不只是把两个双键粘在一起,其奥妙在于:四个sp2碳各贡献一个平行的p轨道,这四个p轨道重叠成一个连续的π体系。电子在全部四个碳上离域,既降低了能量,也让中央的C2-C3单键带上一点双键性质——它比普通单键更短、更硬。你可以把这分子想成一片共享的π电子云,铺在四个原子之上,而不是两团各占两个原子的独立电子云。

共轭二烯是二烯家族中最稳定的(比孤立二烯更稳定,远胜累积二烯),这份额外的稳定性有实实在在的后果。它们与亲电试剂加成,会给出1,2-加成与1,4-加成产物的混合;而最关键的是,共轭二烯是狄尔斯-阿尔德反应所需两个搭档之一,在反应时它必须摆成s-顺式构象。在合成中几乎每当你看到一个六元环被一步搭建出来,背后很可能就有一个共轭二烯参与。