Umlagerung
Eine Umlagerungsreaktion sind organische Reaktionen, bei denen das Kohlenstoffgerüst eines Moleküls umgelagert wird. Das Ergebnis ist ein Strukturisomer des ursprünglichen Moleküls. Häufig bewegt sich ein Substituent im gleichen Molekül von einem Atom zu einem anderen Atom. Im folgenden Beispiel bewegt sich der Substituent R von Kohlenstoffatom 1 zu Kohlenstoffatom 2:
Es finden auch intermolekulare Umlagerungen statt.
Manchmal zeichnen Chemiker Diagramme mit Pfeilen, die zeigen, wie Elektronen bei einer Umlagerungsreaktion zwischen Bindungen übertragen werden. Viele Lehrbücher für organische Chemie enthalten solche Diagramme. Aber sie erzählen nicht die ganze Geschichte des Reaktionsmechanismus. Der eigentliche Mechanismus einer Umlagerung, bei der sich eine Alkylgruppe bewegt, besteht darin, dass die Gruppe reibungslos an einer Bindung entlang gleitet, und nicht darin, dass sie eine ionische Bindung bricht und sich bildet. Ein Beispiel hierfür ist die Wagner-Meerwein-Umlagerung:
Bei perizyklischen Reaktionen sind die orbitalen Wechselwirkungen wichtig. Die Reaktionen können nicht durch eine Reihe von einfachen diskreten Elektronentransfers erklärt werden. Aber die gekrümmten Pfeile, die eine Folge von diskreten Elektronentransfers zeigen, können das gleiche Ergebnis wie eine Umlagerungsreaktion liefern. Die Diagramme sind jedoch nicht unbedingt realistisch. Bei der allylischen Umlagerung ist die Reaktion ionisch.
Drei wichtige Umlagerungsreaktionen sind 1,2-Umlagerungen, pericyclische Reaktionen und Olefinmetathese.
1,2-Arrangements
Eine 1,2-Umlagerung ist eine organische Reaktion, bei der sich ein Substituent in einer chemischen Verbindung von einem Atom zu einem anderen Atom bewegt. Bei einer 1,2-Verschiebung bewegt sich der Substituent zwischen zwei benachbarten Atomen. Es sind jedoch auch Bewegungen über größere Entfernungen möglich. Beispiele sind die Wagner-Meerwein-Anordnung:
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und die Beckmann-Neuordnung:
Perizyklische Reaktionen
Eine pericyclische Reaktion ist eine Art Reaktion mit mehrfacher Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, bei der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen hergestellt und gebrochen werden. Der Übergangszustand des Moleküls hat eine zyklische Geometrie. Die Reaktion verläuft in einer konzertierten Weise. Beispiele sind Hydridverschiebungen
und die Claisen-Umstellung:
Olefin-Metathese
Die Olefinmetathese ist ein formaler Austausch der Alkylidenfragmente in zwei Alkenen. Es handelt sich um eine katalytische Reaktion mit Carben. Es hat Übergangsmetall-Carbenkomplex-Zwischenprodukte.
Fragen und Antworten
F: Was ist eine Umlagerungsreaktion?
A: Eine Umlagerungsreaktion ist eine organische Reaktion, bei der das Kohlenstoffgerüst eines Moleküls verändert wird, was zu einem strukturellen Isomer des ursprünglichen Moleküls führt.
Q: Wie bewegen sich die Substituenten während einer Umlagerungsreaktion?
A: Bei einer Umlagerungsreaktion wandern die Substituenten von einem Atom zu einem anderen Atom innerhalb desselben Moleküls.
F: Finden intermolekulare Umlagerungen statt?
A: Ja, auch intermolekulare Umlagerungen finden statt.
F: Werden Diagramme mit Pfeilen verwendet, um zu zeigen, wie die Elektronen während einer Umlagerungsreaktion zwischen den Bindungen übertragen werden?
A: Ja, manchmal zeichnen Chemiker Diagramme mit Pfeilen, die zeigen, wie die Elektronen während einer Umlagerungsreaktion zwischen den Bindungen übertragen werden. Viele Lehrbücher der organischen Chemie enthalten solche Diagramme.
F: Ist es realistisch, bei der Erklärung perizyklischer Reaktionen gekrümmte Pfeile zu verwenden, die diskrete Elektronenübertragungen zeigen?
A: Nein, die orbitalen Wechselwirkungen sind bei perizyklischen Reaktionen wichtig und können nicht durch einfache diskrete Elektronentransfers erklärt werden. Die Verwendung von gekrümmten Pfeilen, die diskrete Elektronenübertragungen zeigen, kann jedoch zu demselben Ergebnis führen wie eine Umlagerungsreaktion.
F: Ist eine allylische Umlagerung ionisch oder kovalent?
A: Eine allylische Umlagerung ist eine ionische Umlagerung.
Q: Was sind drei wichtige Arten von Umlagerungsreaktionen?
A: Drei wichtige Arten von Umlagerungsreaktionen sind 1,2-Umlagerungen, perizyklische Reaktionen und Olefinmetathesen
