四面体中间体

想象一张平整的桌面被顶起成一座金字塔。亲核试剂进攻羰基碳的那一瞬间，碳就发生了这样的变化：从平面（sp2，三个键共面）变成四角的、金字塔状的几何（sp3，四个键向空间张开）。那一刻形成的物种就是四面体中间体——几乎每个羰基反应的关键中点。

进攻之前，羰基碳周围有三个基团呈 120 度角，并与氧之间是双键。亲核试剂到来时，它与碳形成一个新键，C=O 的 π 键断裂，那对电子移到氧上，使氧变成带负电的烷氧负离子（若被质子化则成中性 OH）。此时碳有四个单键，指向四面体的四个顶点。这个中间体通常寿命短、能量高。

接下来发生什么，决定了反应的整体性格。在醛和酮中，四面体中间体没有好的离去基团，于是它只能抓个质子留在原地：这就是加成（生成新的醇或相关产物）。相比之下，在羧酸衍生物中，中间体可以排出一个离去基团、重新生成 C=O，于是变成取代。所以这一个几何切换，正是加成与取代之间的岔路口。