1.周环反应-经典讲解
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周环反应2007年4月周环反应1928午Diels和A1der发现了二烯加成反应,在以后的几十年中,对这个反应的历程进行了大量的研究工作,积累起来的实验事实使当时的化学工作者迷惑不解。
Diels—Alder反应在没有催化剂齐在下加热就可以完成,在气相和液相中都可以进行,溶剂的极性对反应速度的影响很小,在这些方面它同自由基反应相似。
但是,引发剂和抑制剂对反应都没有影响。
二烯或亲二烯体中取代基的极性对反应速度的影响很大,这与离子反应有相似的地方,但溶剂的极性对反应速度的影响小又说明它不是离子反应。
因此,曾经认为Diels—A1der反应是“部分均裂”(Partially homolytic)或“部分异裂”(Partially hetero1ytic)反应。
Diels—A1der反应是立体定向的顺式加成反应,这使许多化学工作者认为反应中两个新的碳-碳键是同时生成的。
在研究Diels—A1der反应的历程中所遇到的问题也存在于1912年发现的C1aisen重排中和1940年发现的Cope重排。
在这些反应中键的生成和断裂是在四个原于间进行的,因此Bartlett把它们叫作四中心反应。
为了强调这些反应具有一般自由基反应和离子反应的特征,但又不能用实验证明它们是自由基反应或离子反应,Doering曾把它们叫作“无历程反应”(no methanism reactions)。
五十年代后期,Huisgen研究了1,3—偶极加成反应的动力学、立体化学和应用范围,证明1,3—偶极加成具有与二烯加成相同的特征。
Huisgen把二烯加成、1,3—偶极加成和烯烃衍生物的成环二聚(如四氟乙烯在加热时生成全氟环丁烷)统称为环化加成。
这些反应虽然都是生成环状化合物的加成反应,但它们的历程不同,二烯加成和l,3—偶极加成是立体定向反应,而烯烃衍生物的二聚则是自由基反应。
在同一时期还研究了共扼多烯烃的加热环化和光化环化反应。
1961年Havinga和Schlatmann指出:加热环化和光化环化的立体化学过程不同。
第十七章 周环反应我们学过了离子型反应、游离基反应。
这些反应过程是分步进行的,首先形成正离子、负·或游离基。
然后再完成反应。
但在某些情况下,反应并不是按照这种机理进行的,如下面的例子: 例1.33175℃CH 3H CH 3H顺-3,4-二甲基环丁烯在加热时生成(Z ,E )-2,4-已二烯,纯度达99.995%,立体取向极高。
按照常理,(E ,E )式应该更加稳定,此反应中为什么不形成更稳定的(E ,E )产物?例2△C 6H 5H C 6H 5H 6H 5H 5用较大的苯基取代了原来的甲基,但产物的立体选择性仍高达99%,也不生成更稳定的(E ,E )产物,这什么?例3.2CH 32CH 3CO 2CH 3H CO 2CH 3H 120℃10min该例中,取代基的电性发生了改变,为什么也不生成更稳定的(E ,E )产物?上述问题通过取代基的立体效应都不能说明。
1965年,伍德沃德和霍夫曼提出协同反应中轨道对称性守恒原则,并根据这一原则预测协同反应能否进行及其立体化学特征,即在有些反应中起关键作用的是轨道的对称性。
伍德沃德和霍夫曼和工作是近代有机化学中的重大成果之一。
此后,日本科学家福井谦一提出了前线轨道理论,为此霍夫曼和福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。
有机反应可归纳为两大类:一类是通过活泼中间体,如碳正离子、负离子、游离基进行的反应; 另一类是通过一个环状过渡态完成的,反应过程中键 的形成和断裂是协同进行的,称为周环反应。
周环反应包括三种类型:电环化反应,环加成反应和σ迁移反应。
周环反应有以下重要特征:⑴反应在加热或光照条件下进行,很少受溶剂极性、酸碱催化剂、游离基引发剂 的影响。
⑵ 反应过程中旧键的断裂和新键的形成是同时进行的,即反应是按协同方式进行的,形成了一个环状过渡态。
所以在反应的过程中,没有离子或游离基形成。
⑶ 反应常 具有高度的立体选择性。
第一节 电环化反应在线形共轭体系的两端,由两个π电子生成一个新的σ键 其逆反应都称为电环化反应。