顺旋/对旋
順旋或對旋在电环化反应中指,分子两端形成新的键时,其上轨道的旋转方向。基於該旋轉的方向:兩個軌道轉動的方向相同(同時順時針或逆時針旋轉)为順旋;兩個軌道轉動的方向相反(一个順時針而另一个逆時針旋轉)为對旋,最終產物空间构型也会受到順旋和對旋影响。
只需要两点就能判断反应会发生顺旋还是对旋:
- 分子中的π系統的電子数
- 該反應是否由熱或光引起。
這組規則可以通过对MO的分析得出,可用于分析电化学反应的立体化学。
系統 | 熱 | 光化學 |
---|---|---|
"4n" 個電子 | 順旋 | 對旋 |
"4n+2" 個電子 | 對旋 | 順旋 |
熱反應的例子
假設以反,順,反-2,4,6-辛三烯加熱轉變成二甲基環己二烯的反應为例,由於辛三烯是一個4n+2分子,根据伍德沃德-霍夫曼规则預測,該反應按照對旋的机理进行。
由於熱電環化反應發生在HOMO中,首先要画出適當的分子軌道。接著,新的碳-碳鍵是通過2個的p軌道对旋90度(圖)而形成。为了形成新的鍵,需要進行较大面积的重疊,所以該軌道必須以一定的方式進行旋轉,而對旋將实现兩個黑色瓣的重疊,形成一個新鍵,解释了辛三烯反應的發生是通過對旋形成的機制。
相反,如果发生順旋便會造成一白色瓣与一黑色瓣重疊,這將會破壞新碳 - 碳鍵的形成。
此外,該產物的順式或反式的构型可以被確定。當p軌道都向內轉動,顺带着兩個甲基向上旋轉,則產物為順式。
參考文獻
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- IUPAC金色書對「電環化反應」的定義
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