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环加成反应:热活化的分子轨道要求
16.16
为什么一些环加成反应在热力学上是允许的,而另一些则是禁阻的?
首先,让我们分析反应组分的前线轨道——HOMO 和 LUMO 之间的相互作用。
在热条件下,环加成反应通过基态的HOMO和LUMO进行。
只有当两个π组分的末端瓣处于同相时,才可能发生同时成键重叠。
在[4 + 2]环加成反应中,反应末端具有相互匹配的对称性,可实现面对面的成键相互作用。两个π组分在两端均以同面方式相互作用,因此该过程是一个协同的、对称性允许的反应。
然而,在[2 + 2]环加成反应中,对称性不匹配导致产生一个成键相互作用和一个反键相互作用。
此处,键的形成在一端以同面(suprafacial)方式进行,而在另一端则以异面(antarafacial)方式进行。尽管该相互作用符合对称性允许条件,但几何限制使其成为热力学禁阻的过程。
热环加成反应是引发反应所需的活化能以热的形式提供的反应。 热允许环加成的一个典型例子是狄尔斯-阿尔德反应,它是[4 + 2]环加成。 相反,[2 + 2]环加成是热禁止的。
该反应发生在一个 π 分量的最高占据分子轨道 (HOMO) 和另一个 π 分量的最低未占据分子轨道 (LUMO) 之间。 这些…