Aldol Addition
アルドール付加の反応機構（巻矢印つき・機械検算済み）
自己アルドール付加（塩基性条件）：アセトアルデヒド 2 分子が NaOH 触媒で反応し、3-ヒドロキシブタナール（β-ヒドロキシアルデヒド＝アルドール）を与える。一方のアセトアルデヒドがエノラートになり、もう一方のカルボニルへ求核付加して新しい C–C 結合をつくる。ここでは付加体（β-ヒドロキシ体）で止め、脱水（アルドール縮合）は行わない。
全体式
反応機構（段ごと）
アセトアルデヒドのα水素H7はカルボニルC2に隣り合うので酸性。塩基OH⁻の孤立電子対がH7を引き抜き(C)、C4–H7の結合電子がC2–C4のあいだに二重結合をつくりに動き(B)、玉突きでC2=O3のπ電子が酸素O3へ降りてO⁻になる(B)。生じる負電荷が炭素だけでなく電気陰性なO3まで非局在化（共鳴）できることが、α水素の酸性の理由。→アセトアルデヒドのエノラート（O-アニオン型）。
Q.なぜα位（カルボニルの隣）の水素だけが引き抜かれるのか
A.α水素が抜けたあとの負電荷が、C2=O3を巻き込んでカルボニル酸素O3まで共鳴で広がれるから。電気陰性なO上に負電荷を分散できるぶん共役塩基（エノラート）が安定になり、α位のC–Hが他のC–Hよりずっと酸性になる。カルボニルから離れたC–Hが抜けても、この共鳴安定化が効かない。
エノラートの酸素O3の孤立電子対がC2=O3のカルボニルを再生する向きに動き(B)、玉突きでC2=C4のπ電子（求核性をもつα炭素C4）が2分子目アセトアルデヒドのカルボニル炭素C6を攻撃する(A)。同時にC6=O8のπ電子が酸素O8へ降りてアルコキシドになる(B)。新しいC4–C6結合ができ、炭素数4の骨格（アルデヒドC2＋新C–C＋アルコキシドC6）がつながる。この段が全体の律速。
Q.エノラートのどこが求核点で、なぜ相手のカルボニル炭素を攻めるのか
A.求核点はα炭素C4。エノラートはO⁻に負電荷を書けるが、共鳴でα炭素C4側にも電子が偏っており、C–C結合をつくるときはこの炭素が攻める（C-アルキル化）。相手のC6はカルボニルのδ⁺で電子が薄い求電子点なので、電子の濃いC4と電子の薄いC6が結びつく。
付加でできたアルコキシドO8の孤立電子対が、水H₂OのプロトンH7を奪い(C)、O6–H7の結合電子が酸素O6へ戻ってOH⁻が再生する(B)。O8が中性の–OHになり、3-ヒドロキシブタナール（β-ヒドロキシアルデヒド＝アルドール）が完成する。ここで反応を止める：強塩基・高温・長時間にすると次にβ-OHが E1cb 脱離してα,β-不飽和アルデヒドまで進む（アルドール縮合）が、その脱水は交差アルドールの機構に譲る。
なぜこう進むのか
- 原理
- アルドール反応は、同じ官能基（カルボニル）が『求電子剤』にも『求核剤』にもなれる二面性を使う反応。アセトアルデヒドの片方はそのままカルボニル炭素が δ⁺ の求電子剤として働き、もう片方は塩基でα水素を1つ失ってエノラート（α炭素が求核点）になる。このエノラートのα炭素が相手のカルボニル炭素を攻撃して新しい C–C 結合をつくり、炭素数が倍になったβ-ヒドロキシカルボニル（アルドール）ができる。塩基は最初にα水素を奪い、最後に等量ぶん再生されるので触媒としてはたらく。
- 選択性
- Q.同じアセトアルデヒドが2分子あるのに、なぜ一方がエノラート（求核剤）・他方がカルボニル（求電子剤）と役割が分かれるのか
A.自己アルドールでは基質が1種類なので、どちらの分子がエノラートになるかは決まっておらず、両者は等価。塩基（OH⁻）は一部の分子だけをエノラートに変え（脱プロトンは可逆で平衡）、生じたエノラートが、まだ中性のままのもう1分子のカルボニルへ付加する。役割の違いは分子種の違いではなく『その瞬間にエノラート化しているか、まだカルボニルのままか』の違い。同一基質どうしでも、片方がエノラート・片方が求電子剤として1種類の付加体に集約する。 - 駆動力
- 各素反応は可逆（逆アルドール反応が知られている）だが、律速の C–C 結合形成段で σ結合が1本増える（π結合よりσ結合のほうが安定）ことと、生じたアルコキシドが水でプロトン化されて中性のアルドールに落ち着くことで付加側に進む。強塩基・高温・長時間の過剰条件にするとβ-OH が E1cb 脱離してα,β-不飽和カルボニル（アルドール縮合体）まで進むが、ここでは付加体で止める（脱水は交差アルドールの機構に譲る）。
検算
この機構は機械検算を通過しています。
原子の保存・電子の流れ・生成物への到達を機械検証済み。経路の妥当性は複数ありうる。
検算の内訳を見る
| 矢印⇄結合変化の整合 | 整合 | fail=0 / check=0（全3段） |
|---|---|---|
| 電荷保存 | 保存 | 全段で電荷保存 |
| 中間体の鎖の連続 | 連続 | 中間体の鎖が連続 |
| 生成物への到達（内部整合） | 到達 | 看板の生成物が機構の終着点に一致 |
| 生成物の分子式 | C4H8O2 | |
| PubChem 照合 | 緑・完全一致 | 完全一致（CID 7897） 3-hydroxybutanal |