有機化學的基礎348
Swan Lake Mariinsky Theatre
1. 臭氧O3也能扮演親電性試劑的角色。臭氧是兩性離子，它由三顆氧原子組成，中間那顆氧原子帶正電，左右二顆氧原子輪流帶負電，負電荷在不同原子之間移動稱為共振，臭氧共有二種共振結構，二種共振結構都顯示臭氧其中一側尾端的原子帶負電荷。
2. 由於臭氧分子中間那顆氧原子提供2顆電子給不帶負電的氧鍵結成雙鍵，另一側又提供1顆電子給帶負電的氧鍵結單鍵，使得中間那顆氧原子帶正電，具有親電性electrophilicity：
3. 徐弘毅注：兩性離子Zwitterions是中性的分子，但是分子的某些區域帶正電，某些區域帶負電，因此稱為兩性離子；
為什麼帶正電、負電的兩性離子是中性的呢？因為正電的電荷量等於負電的電荷量，所以整體為中性。
為什麼兩性離子的負電會跑來跑去，發生共振現象？位於臭氧某一側尾端的負電荷，受到中央帶正電的氧原子的吸引往中間移動，不知不覺就衝過頭，跨過中間那顆氧原子，跑到對面尾端的氧原子身上。
然後在對面尾端氧原子身上的電子，又再次被中間帶正電的氧原子吸引而衝過頭回到原本的位置，整個過程週而復始不斷循環，稱為共振。（完）
4. 因此二性離子可以啟動親核性攻擊，當臭氧有效碰撞烯時，烯的碳－碳π鍵，受到臭氧分子的影響而極化。
5. 徐弘毅注：「烯的碳－碳π鍵，受到臭氧分子的影響而極化」是什麼情況呢？
臭氧分子末端的2個氧原子，其中一顆帶多餘的負電荷，能提供負電給碳－碳π鍵，另一顆氧原則上是中性，但背後有帶正電的氧原子，加上氧天性喜歡吸引電子，因此能吸引π鍵的負電。
因此當臭氧靠近烯的雙鍵，臭氧尾端帶負電的氧提供電子給雙鍵的其中一個碳鍵結，而另一個氧又從雙鍵的另一個碳身上吸引π上的另一顆電子與自己鍵結，一推一拉使得原本中性的π鍵，變成一端帶負電、另一端帶正電的極性化學鍵，這就是極化。（完）
Royal Ballet - Swan Lake - Spanish and Czardas Dances
6. 臭氧引發的親電性攻擊使反應經歷一個六個電子轉移的過渡狀態，製造出一種稱為molozonide的臭氧化物，這個化合物內含二個微弱的氧－氧鍵；molozonide相當不穩定，會重排組成另一種臭氧化物ozonide。
7. 重組反應將使烯分子上的碳－碳雙鍵的σ鍵和π鍵都打斷，取而代之的是碳－氧單鍵。也就是說，ozonide的二個「碳－氧σ鍵」，來自於原本反應物烯的sp2混成軌域的碳（雙鍵的碳）與氧鍵結。
8. ozonide在醋酸與鋅的催化下，ozonide還原成羰基化合物 carbonyl compounds：
9. 炔的臭氧分解反應進行方式是，將炔與臭氧加在一起，然後再加入鋅和醋酸，反應之後得到羧酸carboxylic acids（RCOOH），炔構成三鍵的二個碳（sp混成軌域）各形成一個羧酸COOH：
10. 臭氧分解作用使烯轉換成2個羰基化合物（醛aldehydes或酮ketones），這樣的反應結果（1個分子變成2個分子）來自於反應物烯歷經氧化降解作用oxidative degration後，雙鍵斷裂成二半。
11. 臭氧分解技術一般用於簡單的烯化合物，臭氧分解將「碳＝碳雙鍵C＝C」替換成2個「羰基C＝O」。
12. 臭氧分解也是分析自然界化合物構造的有效方法。臭氧分解將一個大型分子變成更小的碎片（小分子），利用比較容易分析的小分子來判斷大型分子的構造。
13. 以下是氧化降解作用的幾個簡單範例：
14. 雖然「反式-2-己烯trans-2-hexene」和「反式-3-己烯trans-3-hexene」的化學構造與反應度差不多，但是他們經過臭氧分解之後製造出來的產物卻差距很大，因此我們可從產物分辨出反應物是「反式-2-己烯trans-2-hexene」還是「反式-3-己烯trans-3-hexene」。
15. 反式-2-己烯trans-2-hexene被臭氧分解產生二種產物（分別是乙醛acetaldehyde和丁醛butanal），但是反式-3-己烯trans-3-hexene被臭氧分解產生一種產物（圖中二種丙醛propanal產物的構造其實是一樣的）。
16. 結構複雜的分子經由臭氧分解，被降解成比較小、比較簡單的羰基化合物，由於小型羰基化合物比較容易分析，因此臭氧分解對分析自然界結構複雜的分子十分重要。
17. 環式烯利用臭氧分解作用可製備含有二個羰基C＝O的分子。舉例來說，「1,2-二甲基環己烯 1,2-dimethylcyclohexene」進行臭氧分解後產生雙酮diketone，「1-甲基環辛烯1-methylcyclooctene」進行臭氧分解後產生酮醛ketoaldehyde：
n 翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》
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