Endo-regel en stereoselectiviteit in de Diels-Alder-reactie
Geplaatst op januari 24, 2021 door adminBen je het eens met het stereocentrum met de $ \ ce {-CF3} $ en $ \ ce {- CN} $ substituenten in het product?
Ik dacht dat aangezien $ \ ce {-CF3} $ een betere elektronenonttrekkende groep is dan $ \ ce {-CN} $, het tegenover het dieen zou worden geplaatst, waardoor het product in welke $ \ ce {-CF3} $ naar boven en $ \ ce {-CN} $ naar beneden wijst.
Ik denk echter dat mijn bovenstaande voorstel onjuist is, omdat waarschijnlijk de substituent met de hoogste elektronenonttrekkende eigenschap, de $ \ ce {-CF3} $ moet endo worden geplaatst vanwege secundaire orbitale interacties. Daarom verwacht ik dat het bovenstaande product het juiste is.
Toen ik het eindproduct van de volgende reactie probeerde te maken, kwam ik bij het andere syn -product met absolute stereochemie ( S , R ) in plaats van het ( R , S ) -product dat hier wordt getoond. Dus ik vraag me af waarom we in plaats daarvan endo selectiviteit krijgen in de eerste reactie en exo selectiviteit hier.
Antwoord
Bent u het eens met het stereocentrum met de CF3 / CN in het product?
Nee, ik had verwacht dat de andere isomeer, die met de $ \ ce {CN} $ en $ \ ce {NO2} $ groepen naar beneden wijzen in je tekening.
Rationale:
Wanneer exo- en endo-isomeren kunnen worden gevormd in de Diels-Alder-reactie, is er vaak een voorkeur voor de vorming van het endo-isomeer. Hoewel deze endo-voorkeur vaak de “endo-regel” wordt genoemd, is het geen “regel”, maar een algemene en vrij zwakke voorkeur voor de vorming van endoproducten. in de meeste gevallen worden beide isomeren gevormd, alleen meer van het endo-isomeer (zie onderstaande afbeelding).
De verklaring die het vaakst wordt aangevoerd voor de endovoorkeur is “secundaire orbitale interacties”. Het volgende diagram illustreert de twee mogelijke overgangstoestanden (TS) in de reactie van cyclopentadieen en een $ \ alpha, \ beta $ -onverzadigde carbonylverbinding. De ene TS leidt naar het exo-product, de andere TS naar endo. Merk op hoe de endo TS de onverzadigde carbonylbinding heeft die verscholen zit onder de dubbele bindingen in de cyclopentadieenring; de exo TS doet dat niet. Er wordt gespeculeerd (1) dat de overlapping van de carbonyl-onverzadiging met de dieen-onverzadiging op de een of andere manier het endo TS-makende endoproduct stabiliseert. De bijgaande tabel illustreert hoe zwak de endo-voorkeur kan zijn.
In uw topvoorbeeld zou deze endo-voorkeur voor een TS met overlappende onverzadiging me doen vermoeden dat het product met de onverzadigde nitro- en cyaangroepen (de $ \ ce {CF3} $ groep is niet onverzadigd) weggeoriënteerd van de 3-koolstofbrug en verscholen naar de dubbele binding zou de voorkeur hebben.
Houd er ook rekening mee dat de endo-voorkeur van toepassing is op gevallen waarin de Diels -Alder-reactie wordt uitgevoerd onder kinetische controle. Zoals het volgende voorbeeld laat zien, heeft het exo-product over het algemeen thermodynamisch de voorkeur (minder sterische drukte). Dus als de reactie wordt uitgevoerd onder omstandigheden (hoge temperatuur) waarbij het aanvankelijk gevormde kinetische (endo) product terugkeert naar het uitgangsmateriaal, zal uiteindelijk het thermodynamisch begunstigde product (exo) worden gevormd waardoor de kinetische voorkeur voor het endo-product wordt geëlimineerd.
(1) zie hier voor een alternatief verklaring voor de endo-voorkeur
Opmerkingen
- Uitstekende uitleg! Het artikel is ook erg nuttig om te zien dat de secundaire orbitale interactie slechts een ondergeschikte rol speelt wanneer sterics aanwezig zijn.
Answer
Met betrekking tot de tweede reactie is de endo / exo-selectiviteit niet waarneembaar, aangezien er geen substitutie is op de 1- of 4-posities van het dieen. Het verschil tussen het door u voorspelde product (S, R) en het weergegeven product (R, S) is dat het enantiomeren zijn. Het product van twee achirale reactanten moet ofwel een achiraal ofwel een racemisch mengsel zijn.
Geef een reactie