Wittig Reaction
ウィッティヒ反応
Wittig反応（不安定イリド）：Ph3P＋CH3Br→ホスホニウム塩→塩基でイリドPh3P=CH2→ベンズアルデヒドに付加（ベタイン→オキサホスフェタン）→スチレン＋Ph3P=O
出発物から生成物へ
反応の基本形
R₂C=O + Ph₃P=CR'₂ → R₂C=CR'₂ + Ph₃P=O
不安定リンイリドがカルボニルと反応してC=OをC=Cに変え、Z体アルケンを主に与える反応である。
反応機構（段ごと）
巻矢印はA＝攻撃 / B＝脱離・π形成 / C＝プロトン移動。本文の (A)(B)(C) は図中の同色の矢印を指します。
ホスホニウム塩の生成（Ph3PのSN2）
試薬・条件CH3Br
トリフェニルホスフィンのリンP1の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。が、ブロモメタンの炭素C20を裏側から攻撃して新しいP1–C20結合を作る(A)。玉突きでC20–Br21の結合電子が臭素Br21へ抜けて、臭化物イオン Br⁻ が脱離する(B)。SN2でメチルトリフェニルホスホニウム塩（Ph3P⁺–CH3, Br⁻）ができる。リンは孤立電子対を持つ求核剤電子が余っていて、電子の足りない相手（求電子剤）へ電子対を差し出して結合をつくる化学種。で、CH3Brは良い脱離基結合の電子対を持ったまま分子から抜けていく原子や原子団。抜けたあと安定なほど良い脱離基となる。Brを持つので付加が進む。
Q.なぜリンが炭素を攻撃できるのか
A.リンは孤立電子対を1つ持ち、周期表で下のほうにあって電子を出しやすい（分極電気陰性度の差で結合の電子が偏り、δ＋とδ－の部分電荷が生じること。しやすい）良い求核剤だから。その電子対がCH3Brの炭素を裏側から攻めて、脱離基のBr⁻を押し出す典型的なSN2になる。
塩基による脱プロトン（リンイリドの生成）
試薬・条件BuLi（強塩基）
強塩基（ブチルリチウムのカルバニオン炭素の上に負電荷を持つ化学種で、強い求核剤・塩基としてはたらく。C30）がホスホニウム塩のリンに隣接した炭素C20上のプロトンH22を引き抜く(C)。玉突きでC20–H22の結合電子がP1–C20の間に入ってP1=C20の二重結合を作る(B)。リンイリド隣り合う原子に＋と－の電荷が同居した、中性だが反応性の高い化学種。 Ph3P=CH2（＝Ph3P⁺–CH2⁻ の共鳴1つの構造式では描き切れない電子の広がりを、複数の極限構造で表す考え方。で書ける双性イオン、Wittig試薬）ができ、ブタンが副生する。
Q.なぜリンの隣の炭素のプロトンが抜けやすいのか
A.抜けた後に残る負電荷（カルバニオン）を、隣の正電荷のリン（P⁺）が Ph3P⁺–CH2⁻ ↔ Ph3P=CH2 の共鳴で安定化できるから。負電荷を安定化できる位置のプロトンは酸性が高く、強塩基で抜ける。
イリドの炭素がベンズアルデヒドのカルボニルを攻撃（ベタイン）
試薬・条件PhCHO（ベンズアルデヒド）
イリド隣り合う原子に＋と－の電荷が同居した、中性だが反応性の高い化学種。のP1=C20二重結合（カルバニオン炭素の上に負電荷を持つ化学種で、強い求核剤・塩基としてはたらく。性の炭素C20）が、ベンズアルデヒドのカルボニル炭素と酸素が二重結合したC=O構造。炭素が電子不足で、求核剤に攻められる。炭素C40を攻撃して新しいC20–C40結合を作る(A)。玉突きでC40=O41のπ電子が酸素O41へ降りてアルコキシドアルコールのO–Hが外れ、酸素上に負電荷を持った陰イオン。強い求核剤・塩基である。(O⁻)になる(B)。リンは正電荷（P⁺）、酸素は負電荷（O⁻）の双性イオン＝ベタインになる。
Q.なぜイリドの炭素が求核剤電子が余っていて、電子の足りない相手（求電子剤）へ電子対を差し出して結合をつくる化学種。になれるのか
A.イリドは Ph3P⁺–CH2⁻ ↔ Ph3P=CH2 の共鳴1つの構造式では描き切れない電子の広がりを、複数の極限構造で表す考え方。で、炭素に高い電子密度（カルバニオン性）を持つから。隣のリンが正電荷を安定化し、その炭素がカルボニル炭素への求核剤になる。
ベタインが閉環してオキサホスフェタン（P–O結合形成）
ベタインのアルコキシドアルコールのO–Hが外れ、酸素上に負電荷を持った陰イオン。強い求核剤・塩基である。酸素O41⁻の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。が、正電荷を帯びたリンP⁺1を攻撃して新しいO41–P1結合を作る(A)。四員環（P1–C20–C40–O41）のオキサホスフェタンが閉環する。リンは5価の中性になり、双性イオンの電荷が消える。
[2+2]逆開裂：スチレン＋Ph3P=O
四員環が[2+2]逆開裂で同時に2本切れる。P1–C20結合の電子がC20=C40の二重結合を作りに行き(B)、C40–O41結合の電子がP1=O41の二重結合を作りに行く(B)。アルケン（スチレン CH2=CH–Ph）と、非常に安定なトリフェニルホスフィンオキシド Ph3P=O に分かれて反応が完成する。できる二重結合の一端が =CH2 なのでE/Z二重結合が回れないために生じる、置換基の並び（シス・トランス）の違い。の区別は生じない。
Q.なぜ一気に分かれるのか（駆動力）
A.生成するP=O結合が非常に強く安定だから。四員環のひずみ解消と、強いP=O結合の生成が、[2+2]逆開裂を不可逆に駆動する。
なぜこう進むのか
- 原理
- Wittig反応はカルボニル炭素と酸素が二重結合したC=O構造。炭素が電子不足で、求核剤に攻められる。のC=OをC=Cに置き換える炭素–炭素二重結合の作り方。まずトリフェニルホスフィン Ph3P がハロゲン化アルキル CH3Br を SN2 で攻めてホスホニウム塩（Ph3P⁺–CH3）を作り、塩基が隣の炭素のプロトンを抜いて『リンイリド隣り合う原子に＋と－の電荷が同居した、中性だが反応性の高い化学種。』Ph3P=CH2（＝Wittig試薬）にする。このイリドの炭素（カルバニオン炭素の上に負電荷を持つ化学種で、強い求核剤・塩基としてはたらく。性）がアルデヒドのカルボニル炭素を攻撃し、ベタイン→四員環オキサホスフェタン（P–O結合ができる）を経て、[2+2]逆開裂でアルケンとトリフェニルホスフィンオキシド Ph3P=O に分かれる。今回はCH2イリド（Ph3P=CH2）なので、できるアルケンは末端の =CH2 で、E/Z二重結合が回れないために生じる、置換基の並び（シス・トランス）の違い。の立体異性の問題は起きない（スチレンの二重結合の片方が同じH2つ）。
- 選択性
- Q.このWittig反応ではなぜE/Z（シス・トランス）を気にしなくてよいのか
A.イリドが Ph3P=CH2（メチレンイリド）で、アルデヒド側の炭素と結ぶ新しい二重結合の一端が CH2（同じ水素が2つ）だから。二重結合の片側で置換基が2つとも同じHのときは、シス・トランスの区別そのものが生じない。だから不安定イリド一般で問題になるZ選択性の議論が、この最も素直な例では要らない。 - 駆動力
- 非常に強いP=O結合（Ph3P=O）の生成が最大の駆動力。四員環オキサホスフェタンの[2+2]逆開裂で、安定なP=Oとアルケンが一気に生じる方向へ不可逆に進む。前段のイリド生成も、リン上の正電荷が隣の炭素のカルバニオンを安定化するので進みやすい。
近い反応・対になる反応
同じ中間体・対になる選択性・連続する変換など、位置の近い反応です。反応マップで全体の中での位置も見られます。
機構の正しさを機械で確かめる
原子の保存・電子の流れ・生成物への到達を機械で検証しています。妥当な経路は複数ありえます。
検算の内訳を見る
| 矢印⇄結合変化の整合 | 整合 — fail=0 / check=0（全5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中で実際に生成 |
| 生成物の分子式 | C8H8 |
| PubChem 照合 | 緑・完全一致（CID 7501） styrene |