Nucleophilic Addition to a Carbonyl
カルボニルへの求核付加（基礎）の反応機構（巻矢印つき・機械検算済み）
求核付加の最小例（土台）：ホルムアルデヒド（H2C=O）＋水酸化物イオン（OH⁻）→ アルコキシド HOCH2O⁻。一般式（求核剤Y⁻がカルボニルに付加）を、最も素直な求核剤OH⁻で具体化した例。
全体式
+→
反応機構（段ごと）
水酸化物イオンのカルボニル炭素への求核付加
試薬・条件: OH⁻（水酸化物イオン）
水酸化物イオンの酸素O5の孤立電子対が、カルボニルの炭素C1を攻めて新しいO5–C1結合を作る(A)。C1は電気陰性度の強い酸素O2に電子を引かれてδ+（電子が薄い）になっているので、攻められる側になる。玉突きで、C1=O2のπ電子が酸素O2へ降りていく(B)。その結果、平面だった炭素C1が四本足（sp3）に組み変わり、酸素O2が負電荷を持つアルコキシド（HOCH2O⁻）になる。負電荷は電気陰性度の強い酸素の上に乗るので安定。
Q.なぜ攻めた後、負電荷は炭素ではなく酸素の上に乗るのか
A.求核剤が炭素を攻めると、行き場を失った C=O のπ電子（2個）は玉突きで酸素の側へ逃げる。酸素は電気陰性度が強く電子を抱えても安定でいられるので、負電荷は酸素の上に乗る（アルコキシド）。炭素の上に負電荷を残すより、はるかに安定な逃がし方。
なぜこう進むのか
- 原理
- カルボニル C=O は、酸素の電気陰性度が炭素より強いので、炭素がδ+（電子が薄い）・酸素がδ−（電子が濃い）に分かれている。だから電子が余った求核剤（ここでは OH⁻）は、電子の薄い炭素（δ+）を攻める。攻められると C=O のπ電子は玉突きで酸素へ逃げ、酸素が負電荷を持つアルコキシドになる。これが求核付加の一手そのもの。
- 選択性
- Q.なぜ求核剤は酸素ではなく炭素の側を攻めるのか
A.C=O では酸素が電子を強く引くので、炭素が電子の薄いδ+、酸素が電子の濃いδ−になっている。求核剤は電子が余っている側なので、電子が足りない（＝δ+の）炭素を攻める。電子が濃い酸素を攻めても、電子どうしで反発するだけで結合はできない。 - 駆動力
- 電子が余った求核剤 OH⁻ と、電子が薄いδ+の炭素が結びつくと、両者にとって都合がよい（電子の過不足が解消される）。生じる負電荷は電気陰性度の強い酸素の上に乗るので、炭素の上に乗るより安定。平面の C=O に求核剤が付いて炭素が四本足（sp3）に組み変わる、これが求核付加の型。
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1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 | CH3O2- | |
| PubChem 照合 | 緑・完全一致 | 完全一致（CID 18615346） hydroxymethanolate |