Sikloeklemeler
Sikloeklemeler, iki pi sistemini tek bir eşzamanlı adımda birleştirerek bir halka oluşturur; Diels–Alder [4+2] reaksiyonu, organik sentezdeki en güçlü halka oluşturma reaksiyonu olarak kabul edilmektedir.
Tanım
Sikloekleme, iki veya daha fazla doymamış molekülün birleşerek, pi bağlarının sayısında net bir azalma ve yeni sigma bağlarının oluşumuyla siklik bir adükt oluşturduğu perisiklik bir reaksiyondur.
Kapsam
Bu konu, Diels–Alder reaksiyonunu ve onun regio- ve stereokimyasını, dien ve dienofilin elektroniklerinin rolünü, endo kuralını, 1,3-dipolar sikloeklemeleri, [2+2] fotokimyasal sikloeklemeleri ve sikloekleme fizibilitesinin sınır-orbital temelini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Termal Diels–Alder [4+2] reaksiyonu neden izinliyken, termal [2+2] reaksiyonu yasaktır?
- Diels–Alder reaksiyonunun regiokimyasını ve endo/ekzo stereokimyasını ne kontrol etmektedir?
- Elektron talebi ve sübstitüent etkileri sikloeklemeleri nasıl hızlandırmaktadır?
Temel kuramlar
- Diels–Alder [4+2] sikloeklemesi
- Bir dien ve bir dienofil, eşzamanlı, stereospesifik bir [4+2] reaksiyonunda suprafasiyal olarak birleşerek bir siklohekzen oluşturur; bu süreçte tek bir adımda iki sigma bağı ve dörde kadar stereomerkez inşa edilmektedir.
- Sikloeklemelerin sınır-orbital kontrolü
- Sikloeklemelerin hızı ve yönelimi, dienin HOMO'su ile dienofilin LUMO'sunun (veya tersinin) örtüşmesinden kaynaklanmakta, bu da elektronik hızlanmayı ve regioseçiciliği açıklamaktadır.
Mekanizmalar
Diels–Alder reaksiyonu, dienin s-cis konformasyonunu benimsemesi gereken tek bir aromatik benzeri geçiş durumu üzerinden ilerlemektedir. Suprafasiyal–suprafasiyal ekleme, her iki partnerin geometrisini koruyarak reaksiyonu stereospesifik kılmaktadır. İkincil orbital etkileşimleri, endo geçiş durumunu desteklemektedir. 1,3-Dipolar sikloeklemeler, bir dipol ve bir dipolarofil kullanarak benzer bir [4+2] tipi mekanizmayı takip etmektedir.
Klinik önem
Sikloeklemeler, doğal ürünlerde ve ilaçlarda yaygın olarak bulunan altı üyeli halkaları ve polisiklik iskeletleri oluşturmaktadır. Bakır katalizli azid–alkin versiyonu (tıklama kimyası), biyo-konjugasyon ve ilaç keşfi için anahtar bir araç haline gelmiştir.
Tarihçe
Diels ve Alder, kendi adlarını taşıyan reaksiyonu 1928 yılında rapor etmişlerdir; bu çalışma onlara 1950 Nobel Kimya Ödülü'nü kazandırmıştır. Huisgen daha sonra 1,3-dipolar sikloeklemeleri sistemleştirerek, bu kavramı geniş bir heterosiklik sentez sınıfına genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Otto Diels
- Kurt Alder
- Rolf Huisgen
İlgili konular
Temel eserler
- dielsalder1928
- careysundberg2007a
Sıkça sorulan sorular
- Endo kuralı nedir?
- Endo kuralı, Diels–Alder reaksiyonunun genellikle endo geçiş durumunu tercih ettiğini belirtmektedir; bu durumda dienofilin sübstitüentleri dienin altına doğru kıvrılmaktadır. İkincil orbital etkileşimleri bu düzenlemeyi stabilize etmekte ve endo ürününü kinetik tercih haline getirmektedir.
- Dien neden s-cis konformasyonunda olmalıdır?
- Yeni halkayı oluşturmak için dienin iki ucu, dienofilin her iki ucuna ancak s-cis konformasyonunda ulaşabilmektedir. s-trans konformasyonunda kilitlenmiş bir dien, Diels–Alder reaksiyonuna girememektedir.