CCHHHHHCl+CCHHHHHCl CCHHHHHCl HClCCHHHH CCHHHHHCl 有機反応と電子の動き

有機反応と電子の動き

極性反応

求電子剤と求核剤

有機反応での結合の切断・生成

有機反応での「結合の切断・生成」はどのように起きるか

こんなイメージ持ってない？

… ぜんぜん違う！

例：エチレンへの HCl の付加

C C H

H H

H

H Cl

+ C C

H H H

H

H Cl

C C H

H H

H

H Cl H Cl

C C H

H H

H C C

H H H

H

H Cl

有機反応での「電子の動き」

有機反応で「どの電子が」「どのように移動するか」は 反応ごとに決まっている

C C H

H H

H

H Cl H Cl

C C H

H H

H C C

H H H

H

H Cl

C C H

H H

H

H Cl

C C H

H H

H H

Cl

C C H

H H

H

H Cl

中間体Ａ

有機反応の一般的な傾向

・電子は対を作ったまま動く（ことが多い）

・エネルギーの高い電子が優先的に動く

H Cl C C

H H H

H C C

H H H

H H

Cl

不対電子がある 不対電子がない（より安定）

※ 例外もある→「ラジカル反応」（あとで学ぶ）

ローンペア＞π電子＞σ電子

エネルギーの高い電子はどう反応に関与する？

N H

H H ^H

O H δ +

δ –

C C H H H

H

H Br δ + δ – ローンペア

π電子

電子不足の原子

電子不足の原子

＋

＋

極性反応

求核剤 求電子剤

エネルギーの高い 電子対と

電子不足の原子の

間の反応

電子の動きを巻き矢印で記述する

巻き矢印は何を表すか

巻き矢印の書き方

巻き矢印（曲がった矢印）

巻き矢印 (curved arrow, curly arrow)

有機化学反応で「どの電子対がどこに動いたか」を示す矢印

N H

H H H O

H

+ N

H

H H

H

O H +

巻き矢印

電子対はどのように動くか？

① この電子対が ② ここに向かって動いて ③ この結合を作る

① この電子対が ② ここに向かって動いて ③ このローンペアを作る

N H

H H H O

H

+ N

H

H H

H

O H +

N H

H H H O

H

+ N

H

H H

H

O H +

【N のローンペアが電子不足の H と結合を作る】

【H が「結合２本」にならないように電子を押し出す】

電子の移動を巻き矢印で表す

N H

H H H O

H +

N H

H H

H

O H +

① N のローンペアが H と結合を作る

② H が「結合２本」にならないように電子を押し出す

①

②

C H + H⁺

巻き矢印に関する注意

・巻き矢印は「電子対」の移動。「原子」の移動ではない！

N H

H H H O

H

+ N

H

H H

H

O H

誤り

・結合が「切れる」ときの矢印の向きに注意。

 結合電子がどちらに行くかをよく見ること。

C Cl + Cl

（結合電子は Cl が受け取る） （結合電子は C が受け取る）

手書きの巻き矢印

◯

巻き矢印を正しく書く方法

反応式に巻き矢印をつける

反応式に巻き矢印をつける (1)

CH ₃ Br + ^– OH CH ₃ OH + Br ^–

【例】

【手順①】

すべての価電子を明記したケクレ式を書く

C H H

H

Br ⁺ O H C

H H

H

O H ⁺ Br

反応式に巻き矢印をつける (2)

【手順②】

左辺の「なくなる結合」「なくなるローンペア」と

右辺の「新しい結合」「新しいローンペア」に印をつける

C H H

H

Br ⁺ O H C

H H

H

O H ⁺ Br

なくなる結合 なくなる ローンペア

新しい結合 新しい

ローンペア

反応式に巻き矢印をつける (3)

【手順③】

「なくなる結合・ローンペア」と「新しい結合・ローンペ ア」を対応づける

C H H

H

Br ⁺ O H C

H H

H

O H ⁺ Br

［対応付けの条件］必ず電子対の一方は同じ原子上にあること

この対応付けはダメ

反応式に巻き矢印をつける (4)

【手順④】

電子対の移動を巻き矢印で表現する

C H H

H

Br ⁺ O H C

H H

H

O H ⁺ Br

C H H

H

Br ⁺ O H C

H H

H

O H ⁺ Br

①

②

① C‒Br 結合が Br のローンペアになる

② O のローンペアが C‒O 結合になる

C H H

H

Br + O H 巻き矢印の始点と終点 (1)

始点：電子対の移動元を表す

ローンペアの場合：ローンペアが始点

単結合・多重結合の場合：結合線の真ん中が始点

巻き矢印の始点と終点 (2)

終点：電子対の移動先を表す

ローンペアを作る：電子対を受け取る原子が終点 単結合を作る：新しく結合を作る原子が終点

多重結合を作る：すでにある結合の真ん中が終点

C H H

H

Br + O H C

H H

H

O H ⁺ Br

C O

H H

C O H

+ H

【練習問題１・２】次の反応式に巻き矢印をつけなさい。

CH

C O

Cl

+ O CH

CH

C O

Cl O CH

CH

C O

Cl O CH

CH

C O

O

+ Cl

CH

【練習問題３・４】次の反応式に巻き矢印をつけなさい。

C CH

CH

CH

CH

C

CH

CH

CH

CH

C

H H

C H

H H

+ H O

H C

H H

C H H

+

H O

H

H

巻き矢印から反応を組み立てる

巻き矢印を書いて生成物を推測する

C C

CH

H H

CH

+ _O

H

H H

C C

CH

H H

CH

H + _{O H}

H

① π電子が電子不足の H 原子と結合を作る

①

②

② ①だけだと H の手が２本になるから、O‒H 結合の 電子を押し出す

③

③ 右辺の生成物が得られる

（反応を知らなくても書ける！）

※ こうやって推測した反応経路が必ず正しいとは限らないが、

巻き矢印から生成物を導く (1)

ローンペアから原子：新しく結合を作る

B Cl

Cl

Cl

+ Cl B

Cl

Cl Cl

Cl

新しい B‒Cl 結合  形式電荷に注意！

 B の形式電荷は１減り、Cl の形式電荷は１増える

（B は価電子を１個もらい、Cl は価電子を１個渡しているため）

巻き矢印から生成物を導く (2)

ローンペアから結合：結合の多重度が増える

・この場合の「結合」は必ず元のローンペア原子を含む

（電子が「他の原子に飛んでいく」ことはない）

（単結合→二重結合、二重結合→三重結合）

C CH

CH

N

CH

CH

C CH

CH

N

CH

CH

・形式電荷に注意！

（C の形式電荷は１減り、N の形式電荷は１増える）

単結合から二重結合になった

巻き矢印から生成物を導く (3)

結合 (A‒B) から原子 (A)：

A‒B 結合が切れて A 上にローンペアができる

C‒Cl 結合が 切れた

ローンペアが できた

C Cl CH

CH

CH

C CH

CH

CH

+ Cl

・A‒B が多重結合の場合は、多重度が一つ減った結合が残る

・形式電荷に注意！

巻き矢印から生成物を導く (4)

結合 (A‒B) から原子 (X)：

A‒B 結合が切れて A‒X 結合または B‒X 結合ができる

・A, B のどちらに X が結合するかは、通常は生成物の安定性で 決まる（有機化学全般の重要なトピック）

・形式電荷に注意！（これまでと同様）

C C

CH

H H

H

+ H

C‒C 結合が切れた C‒H 結合が できた

C C

CH

H H

H

H C C

CH

H H

H

または H

巻き矢印から生成物を導く (5)

結合 (A‒B) から結合 (A‒X)：

A‒B 結合が切れて、A‒X 結合の多重度が１増える

C C

CH

H H

H

H C C

CH

H H

H

+ H

C‒H 結合が 切れた

C‒C 結合が

二重結合になった

・形式電荷に注意！（これまでと同様）

ルイス酸とルイス塩基

B F

F F

+ CH

O

CH

B

F F

F

O

CH

CH

６電子 sp

 混成

p 軌道が空軌道

配位結合

（一方の原子が

価電子を２個出して 作る共有結合）

ルイス酸：電子対を受け取って共有結合を作るもの

ルイス塩基：電子対を与えて共有結合を作るもの

【練習問題５・６】次の反応の生成物を書きなさい。

CH

C O

O O

CH

H

C O H

H H

H H

C O H H

H H

+

【練習問題７・８】次の反応の生成物を書きなさい。

C C

CH

H H

H

H Cl

+

C C H

H

H

O

H + O H