反応機構の矢印ルール：出発点と到着点の作法

有機化学の機構（メカニズム）が書けない原因の多くは、知識不足というより「矢印の作法」が崩れていることです。
曲矢印（curved arrow）は“原子を動かす記号”ではなく、“電子対を動かす記号”です。
この記事では、矢印の出発点と到着点を迷わないためのルールを、テンプレとして固定します。

この記事でできること

• 曲矢印が「何を表すか」を説明できる
• 矢印の出発点（電子源）と到着点（電子不足）のルールを使える
• よく出る操作（攻撃・脱離・π結合移動・プロトン移動）を機械的に書ける
• やりがちなミス（矢印が原子から出る、電荷が破綻する）を潰せる

先に結論（ここだけ読めばOK）

• 矢印は「電子対」を動かす（原子は動かさない）
• 出発点＝電子がある場所（孤立電子対／負電荷／π結合）
• 到着点＝電子が欲しい場所（正電荷／δ+／空軌道／結合を作る原子）
• 矢印1本＝電子対1組の移動（通常2電子）
• 各ステップ後に「形式電荷」と「原子の価数」チェック

前提：曲矢印は「電子対（2電子）」の移動

曲矢印の基本はこれだけです。
・曲矢印：電子対（通常2電子）の移動
・半矢（fishhook）：1電子の移動（ラジカル機構で使用）
まずは曲矢印だけを確実にして、ラジカルは別枠として扱うのが安全です。

ルール1：矢印の出発点は「電子源」

出発点になれるもの（3つだけ覚える）

• 孤立電子対（:N、:O、:S など）
• 負電荷（O−、X−、CN− など）
• π結合（C=C、C=O、芳香環など）

重要：矢印は「原子」から出すのではなく「電子対」から出す

例えばアミンなら N 原子そのものではなく、「N 上の孤立電子対（:）」から矢印を出します。
これが崩れると、以降の電荷計算が全部破綻します。

ルール2：矢印の到着点は「電子不足」

到着点になれるもの（頻出）

• 正電荷（C+、N+ など）
• δ+（分極した結合の正側：特にカルボニル炭素）
• 脱離基のついた炭素（R–X の炭素など）
• プロトン（H+）（酸性条件では“求電子的H”）

ルール3：最初の一手は「求核源 → 求電子先」

機構で迷ったら、最初の矢印はほぼこれです。
・電子源（Nu：孤立電子対/負電荷/π結合）
・電子不足（E：正電荷/δ+/脱離基つき炭素/プロトン）
この対応が取れれば、矢印の方向で迷うことが激減します。

頻出操作テンプレ（これだけで機構が組める）

テンプレA：求核攻撃（結合を作る）

目的：Nu が E に攻撃して新しい σ結合を作る
矢印：Nu の電子対 → E の原子（多くは C）
例：CN− → カルボニル炭素、:NH3 → R–X の炭素

テンプレB：脱離（結合を切る）

目的：脱離基が電子対を持って去る（結合が切れる）
矢印：切れる結合（C–LG）の電子対 → LG
コツ：脱離は「LG が電子対を持って出ていく」絵になる

テンプレC：π結合の移動（共鳴・付加の基本）

目的：π電子を別の場所へ移す（電荷分散や付加の準備）
矢印：π結合の中心 → 新しい結合先、または原子（孤立電子対）
例：カルボニル付加では C=O の π電子が O に移動して O− になる

テンプレD：プロトン移動（酸塩基操作）

目的：H+ の受け渡しで中性化・活性化する
ルール：矢印は必ず「塩基（電子対）→ H」
同時に「H–A 結合の電子対 → A」も描く（A は共役塩基）
ここを省略すると、電荷収支が合わなくなる

チェック手順：1ステップごとに必ず確認する2項目

形式電荷（プラス/マイナス）が合っているか

矢印の後に、電子が動いた分だけ電荷が変わります。
例：N の孤立電子対で結合を作る → N は形式的に +1 になることが多い（第四級アンモニウムなど）

価数（結合数）が無理をしていないか

C が5本結合していないか、O が3本結合していないか、などを確認します。
機構の誤りは、ここでほぼ検出できます。

例題：矢印を1〜2本で書いてみる（文章でOK）

例1：R–Cl に :NH3 が攻撃（置換の入口）

1本目：N の孤立電子対 → R–Cl の炭素
2本目（同時でも可）：C–Cl 結合の電子対 → Cl（Cl−として脱離）
これが書ければ「出発点＝電子対」「到着点＝電子不足」「脱離は結合電子がLGへ」の3点が揃います。

例2：カルボニルへの求核付加（C=O に Nu−）

1本目：Nu− の電子対 → カルボニル炭素
2本目：C=O の π電子 → O（O−になる）
「到着点は炭素、π電子は酸素へ逃げる」という定番形です。

例3：プロトン化（酸性条件での活性化）

1本目：塩基（:O など）の電子対 → H（酸のH）
2本目：H–A 結合の電子対 → A（共役塩基）
プロトン移動では「Hをもらう側」だけでなく「酸が共役塩基になる」矢印もセットです。

よくあるミスと対策

矢印が原子から出ている

対策：出発点は必ず「:」「−」「π」のどれかにする
迷ったら、分子の孤立電子対を「点」で書き足してから矢印を引く

脱離で矢印を「LG → C」に引いてしまう

対策：脱離は「結合電子がLGへ移動」
C–LG 結合の電子対 → LG が基本

プロトン移動で矢印が1本しかない

対策：塩基 → H、H–A 結合 → A を必ずセットで描く
これを守ると電荷が自然に合う

矢印を引いた後に電荷が合っていない

対策：1ステップごとに「形式電荷」と「価数」をチェック
ここをルーティン化すると、機構の正答率が一気に上がる

練習問題（演習）

次の各問で、(1)矢印の出発点 (2)矢印の到着点 を明確にして、最初の矢印を文章で答えてください。
可能なら「同時に必要な2本目の矢印」も書いてください。

次に読む記事（この作法を“判定問題”に落とす）

• 求核剤・求電子剤の見分け方：反応点の探し方（矢印の方向が決まる）
• pKaの考え方：暗記から比較へ（プロトン移動が整理できる）
• 共鳴構造の書き方：電子はどこまで動かせる？（π電子の移動が理解できる）
• SN1/SN2の入口：基質・溶媒・求核剤で一発判定（矢印テンプレの実戦）