Endostyrning och stereoselektivitet i Diels-Alder-reaktionen
On januari 24, 2021 by adminHåller du med stereocentret med $ \ ce {-CF3} $ och $ \ ce {- CN} $ -ersättning i produkten?
Jag trodde att eftersom $ \ ce {-CF3} $ är en bättre elektronavdragande grupp än $ \ ce {-CN} $, skulle den placeras mittemot dienen och ge produkten i som $ \ ce {-CF3} $ pekar uppåt och $ \ ce {-CN} $ pekar ner.
Men jag tror att mitt förslag ovan är fel, förmodligen är den substituent med den högsta elektronuttaget egendom, bör $ \ ce {-CF3} $ placeras endo på grund av sekundära omloppsinteraktioner. Därför förväntar jag mig att produkten ovan ska vara rätt.
När jag försöker göra slutprodukten av följande reaktion kom jag till den andra syn produkten med absolut stereokemi ( S , R ) istället för ( R , S ) -produkten som visas här. Så jag undrar varför vi får endo selektivitet i den första reaktionen och exo selektivitet här istället.
Svar
Håller du med stereocentret med CF3 / CN i produkten?
Nej, jag hade förväntat mig att den andra isomeren, den med $ \ ce {CN} $ och $ \ ce {NO2} $ -grupperna som pekar nedåt i din ritning.
Motiv:
När exo- och endo-isomerer kan bildas i Diels-Alder-reaktionen finns det ofta en preferens för bildning av endo-isomeren. Även om denna endopreferens ofta kallas ”endo-regeln” är den inte en ”regel”, utan bara en allmän och ganska svag preferens för endoproduktbildning. i de flesta fall bildas båda isomererna, bara mer av endo-isomeren (se figur nedan).
Den förklaring som oftast avanceras för endo-preferensen är ”sekundära orbitalinteraktioner.” Det tillåtna diagrammet illustrerar de två möjliga övergångstillstånden (TS) i reaktionen av cyklopentadien och en $ \ alfa, \ beta $ -omättad karbonylförening. En TS leder till exo-produkten, den andra TS till endo. Observera hur endo TS har den omättade karbonylbindningen inbäddad under dubbelbindningarna i cyklopentadienringen; exo TS inte. Det spekuleras (1) att överlappningen av karbonylomättnaden med dienomättnaden på något sätt stabiliserar endo TS vilket gör endoprodukten föredragen. Den medföljande tabellen illustrerar hur svag endopreferensen kan vara.
I ditt toppexempel skulle denna endopreferens för en TS med överlappande omättnad få mig att misstänka att produkten med de omättade nitro- och cyanogrupperna ($ \ ce {CF3} $ -gruppen är inte omättad) orienterad bort från 3-kolbryggan och undangömt mot dubbelbindningen skulle vara att föredra.
Tänk också på att endopreferensen gäller fall där Diels -Äldre reaktion körs under kinetisk kontroll. Som följande exempel visar är exo-produkten i allmänhet termodynamiskt föredragen (mindre sterisk trängsel). Så om reaktionen körs under förhållanden (hög temperatur) där den ursprungligen bildade kinetiska (endo) produkten återgår till utgångsmaterial, så småningom kommer den termodynamiskt gynnade produkten (exo) att bildas, vilket eliminerar den kinetiska preferensen för endoprodukten.
(1) se här för en alternativ förklaring för endopreferensen
Kommentarer
- Utmärkt förklaring! Papperet är också mycket användbart för att se att den sekundära orbitalinteraktionen bara spelar en mindre roll när sterics är närvarande.
Svar
Med avseende på den andra reaktionen är endo / exo-selektiviteten inte observerbar, eftersom det inte finns någon substitution i 1- eller 4-positionerna på dienen. Skillnaden mellan den produkt du förutspådde (S, R) och den visade (R, S) är att de är enantiomerer. Produkten av två achirala reaktanter måste antingen vara achiral eller en racemisk blandning.
Lämna ett svar