【羰基亲核加成的原理】

羰基是一个具有极性的官能团，由于氧原子的电负性比碳原子的大，因此氧带有负电性，碳带有正电性，亲核试剂容易向带正电性的碳进攻，导致π键异裂，两个σ键形成。这就是羰基的亲核加成。

基本原理包括以下两类，碱催化或者酸催化：

【羰基与水的加成】

首先学习羰基与含氧亲核试剂——水和醇的加成。水是亲核试剂，在酸性条件下，可以和醛或酮发生亲核加成反应，形成的加成产物称为醛或酮的水合物。

由于水合物中两个羟基连在同一个碳上，这样的化合物在热力学上是很不稳定的，很容易失水重新转变为醛和酮。也即水和醛、酮的加成是一可逆反应，平衡大大偏向于反应物方面。若羰基和强的吸电子基团相连，则羰基的亲电性增强，如Cl3C-，RCO-，-CHO，-COOH，FCH2-等基团都可以把羰基变得极为活泼，此时即可形成稳定的水合物。

甲醛极易溶于水，可与水任意比例混溶，37%～40%（质量分数）的甲醛水溶液即福尔马林。20℃，1atm，甲醛水溶液的饱和浓度上限约55%；1 体积水约溶解40 体积甲醛气体。甲醛极易溶于水，有多重因素。一是甲醛为强极性分子，水为极性溶剂，符合“极性相似相溶”原则；二是甲醛和水分子间形成氢键，甲醛的羰基氧有两对孤对电子，作为氢键受体；水分子的O–H 氢带部分正电荷，作为氢键供体。三是甲醛溶于水时几乎完全水合（25 ℃，该反应平衡常数 K≈2530，转化率 > 99.9%）。

产物为甲二醇（HOCH2OH），含两个羟基（–OH），水溶性极强，是甲醛水溶液中的主要存在形式。高浓度下甲二醇还会缩合生成聚甲醛二醇，仍保持水溶性。

【羰基与醇的加成】

醇也具有亲核性，在酸性催化剂如HCl的作用下，很容易和醛、酮发生亲核加成，先生成半缩醛或半缩酮，进一步反应生成缩醛和缩酮。一分子醛或酮和两分子醇反应，失去一分子水后生成缩醛或缩酮。

分子内也能形成半缩醛、缩醛。五元和六元环状缩酮的产率更好。

形成缩醛或缩酮在合成中的一个重要应用就是保护官能团，既可以用来保护羟基，也可以用来保护羰基。