Konrotatorisch und disrotatorisch
Diese Begriffe beschreiben zwei Klassen einer elektrozyklischen Reaktion (eine Art von organisch-chemischen Reaktionen). In einem rotatorischen Modus bewegen sich die Substituenten, die sich an den Enden eines konjugierten Doppelbindungssystems befinden, während der Ringöffnung oder des Ringschlusses in die gleiche Richtung (im oder gegen den Uhrzeigersinn). In einem disrotatorischen Modus bewegen sie sich in entgegengesetzte Richtungen.
Ein Beispiel ist die Umwandlung von trans-cis-trans-2,4,6-Octatrien in cis-Dimethylcyclohexadien (oben in der Abbildung). Die Orbitalmechanik der Reaktion benötigt einen disrotatorischen Modus. Die Orbitalsymmetrie des höchsten besetzten Molekülorbitals (HOMO) des Octatriens erfordert, dass sich die End-pi-Orbitale in entgegengesetzte Richtungen bewegen, um die korrekte Symmetrie zu bilden, die in der Sigma-Bindung gefunden wurde.
Thermische Umlagerungen aller konjugierten Systeme, die 4n + 2 pi-Elektronen enthalten, sind stereospezifisch. Dies beruht auf der Erhaltung der Bahnsymmetrie im höchsten besetzten Molekülorbital. Systeme, die 4n pi-Elektronen enthalten, zeigen den entgegengesetzten Rotationsmodus. Dies gilt auch für Umlagerungen von 4n + 2 pi (wobei n eine ganze Zahl ist) Elektronen, die durch Licht (photoinduziert) getrieben werden. Photoinduzierte Umlagerungen von 4n pi-Elektronensystemen (wobei die Anzahl der Elektronen durch 4 teilbar ist) folgen der disrotatorischen Regel.
Die Woodward-Hoffmann-Regeln fassen die oben genannten unterschiedlichen Reaktionen zusammen.
Das folgende Bild zeigt auch den Unterschied zwischen konrotatorischen und disrotatorischen Reaktionen:
Konrotatorische und disrotatorische Rotationsmodi zeigen jeweils zwei mögliche Drehrichtungen, die zu Enantiomerenpaaren für ein generisches Hexatriensystem führen.
Fragen und Antworten
F: Was ist eine elektrozyklische Reaktion?
A: Eine elektrozyklische Reaktion ist eine Art von organisch-chemischer Reaktion, bei der sich ein konjugiertes Doppelbindungssystem öffnet oder schließt, um einen Ring zu bilden.
F: Was ist der Unterschied zwischen einem konrotatorischen und einem disrotatorischen Modus?
A: Bei einem konrotatorischen Modus bewegen sich die Substituenten an den Enden eines konjugierten Doppelbindungssystems während der Ringöffnung oder des Ringschlusses in dieselbe Richtung (im oder gegen den Uhrzeigersinn). Im Gegensatz dazu bewegen sie sich bei einem disrotatorischen Modus in entgegengesetzte Richtungen.
F: Wie wirkt sich die Orbitalsymmetrie auf diese Reaktionen aus?
A: Die orbitale Mechanik der Reaktion muss berücksichtigt werden, wenn es darum geht, ob sie konrotatorischen oder disrotatorischen Regeln folgt. Zum Beispiel sind Systeme mit 4n + 2 pi-Elektronen stereospezifisch und folgen der konrotatorischen Regel, da die Orbitalsymmetrie in ihren höchstbesetzten Molekülorbitalen (HOMO) erhalten bleibt. Systeme mit 4n pi-Elektronen zeigen den entgegengesetzten disrotatorischen Modus. Dies gilt auch für Umlagerungen von 4n + 2 pi-Elektronen (wobei n eine ganze Zahl ist), die durch Licht ausgelöst werden (photoinduziert). Photoinduzierte Umlagerungen von 4n pi-Elektronensystemen (bei denen die Anzahl der Elektronen durch 4 teilbar ist) folgen der disrotatorischen Regel.
F: Was sind die Woodward-Hoffmann-Regeln?
A: Die Woodward-Hoffmann-Regeln fassen verschiedene Arten von elektrozyklischen Reaktionen zusammen und zeigen, wie sie von Faktoren wie der Orbitalsymmetrie und dem Vorhandensein/Abwesenheit von Lichtenergie beeinflusst werden.
F: Was zeigt dieses Bild?
A: Das Bild zeigt ein Beispiel für die Umwandlung von trans-cis-trans-2,4,6-Octatrien in cis-Dimethylcyclohexadien und veranschaulicht, wie sich die Substituenten unterschiedlich bewegen, je nachdem, ob sie dem konorotären oder dem disrorotären Modus folgen - im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn, wenn man sie von oben betrachtet.
