1,3-dipolaire cycloadditie

De 1,3-dipolaire cycloadditie, ook bekend Huisgen cycloadditiereactie of Huisgen reactie een organisch chemische reactie die tot de familie van onderling pericyclische cycloaddities. Dit is een reactie tussen een 1,3-dipool en dipolairophile, voornamelijk gesubstitueerde alkeen, een vijf atomen. Rolf Huisgen als eerste onderzoeken van deze reactie door het variëren van de 1,3-dipool en overwegen het belang ervan in de bereiding van heterocyclische verbindingen met vijf atomen.

Proof of Mechanism

Firestone had aanvankelijk vertrouwd op het bestaan ​​van een intermediair diradicaal, maar zijn werk werd tegengesproken door die van Huisgen, die gezamenlijk proces opgenomen, hoewel deze hypothese was lang twijfelachtig. Niettemin wordt nu aangenomen Huisgen wordt algemeen aanvaard, gesteund door verscheidene aanwijzingen onderling mechanisme:

  • verhoging van de carbonylgroep van het 1,3-dipool verlaagt de reactiviteit van stabiliserende zijn grondtoestand;
  • het effect van oplosmiddel op de reactie zijn minor, of als de reactie plaatsvond via een tussenliggende geladen, moet er een verhoging van de reactiesnelheid met de polariteit van het oplosmiddel;
  • de reactie met cis-toevoeging, omdat beide verbindingen tegelijkertijd worden gevormd, zodat er geen intermediair kan roteren en vervagen de stereochemie van het product.

Vele andere berekeningen en experimenten werden uitgevoerd om de gezamenlijke aard van het mechanisme controleren.

Reactiviteit

Een proces van samenwerking zoals cycloadditie 1.3 vereist een sterk geordende overgang staat, maar slechts matig enthalpie behoeften. Met behulp van reagentia in de concurrentie reltifs tarief van toevoegingen voor verschillende cycloaddities zijn gevonden, die het mogelijk maakt om verschillende factoren punt van de reactiviteit te definiëren:

  • Conjugatie, bijzonder aromatische groepen verhoogt de reactiesnelheid door het stabiliseren van de overgangstoestand. Tijdens deze overgang worden de twee sigma bindingen gevormd bij verschillende toerentallen, die deelladingen in de overgangstoestand die kunnen worden gestabiliseerd door het verdelen van de belastingverdeling in het geconjugeerde substituenten kunnen genereren.
  • De polariseerbare dipolairophiles LESP reagentia worden gelezen als diffuse elektronenwolken beter geschikt om de stroom van elektronen te leiden.
  • De dipolairophiles met grote hoek constraint reactiever omdat het de energie van de grondtoestand.
  • Het vergroten van de sterische omvang van de overgangstoestand belemmert de reactiviteit van de reactanten drastisch vermindert de reactiesnelheid.
  • De hetero dipolairophiles additionent langzamer, of helemaal niet, in vergelijking met diapolairophiles C = C vanwege een energiewinst door het Transion verbinding tussen pi en sigma bindingen.
  • De isomerie van dipolairophile invloed op de snelheid van de reactie als gevolg van sterische problemen. Isomeren trans reactiever dan de cis-stilbeen), omdat tijdens de reactie de band hoek van 120 ° werd verlaagd tot 109 °, verduistert de substituenten de cis-verbinding en het vergroten van de sterische hindering

Product Richting

Als meerdere génrales regel werden vastgesteld op product oriëntatie, de feitelijke selectiviteit in deze cycloaddities varieert. Bijvoorbeeld, een azide-alkyn koppelingsreactie zonder katalyse van Cu en 1,5 1,4 Producten in verhouding 1: 1 ratio.

In reacties met hetero dipolairophiles, wordt de oriëntatie van de toevoeging op basis van het maximaliseren van de energiewinst door de verbinding formaties sigma tijdens de reactie. maar er zijn enkele uitzonderingen meerstaps reactiemechanismen omvatten.

Als dipolairophiles zijn alkenen of alkynen, de belangrijkste kracht dicteert de richting van toevoeging zijn de effecten geassocieerd met substituenten, voornamelijk sterische.

Klassen 1,3-dipolen

Huisgen en anderen hebben gewerkt aan tal van 1,3-dipolen en dipolairophiles, waaronder:

  • aziden en alkynen responsieve Huisgen cycloadditie van azide-alkyn.
  • de diazoverbindingen en 1,3-dipolen door omzetting van 1,3-dipolaire cycloadditie van diazoalkaan.
  • nitronen reageren met alkenen tot isoxazolidines vormen.
  • nitril oxiden reageren met alkynen tot isoxazolen vormen.
  • de nitrilimines reageren met alkynen tot pyrazolen vormen.
  • ozonolyse die begint met een 1,3-dipolaire cycloadditie van ozon.
  • fullerenen en nanobuizen 1,3-dipolaire cycloadditie ondergaan met azomethine ylide in Prato reactie.