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Tutorial MenueSymmetrieLerneinheit 4 von 5

Symmetrie: Orbitalsymmetrieerhalt bei chemischen Reaktionen

Symmetrieverbote bei Diels-Alder-Reaktionen

Beispiel: Erhalt der Orbitalsymmetrie bei Reaktionen zwischen Ethen und Butadien

Nach dem Prinzip der Erhaltung der Orbitalsymmetrie können nur dann aus zwei Orbitalen der Ausgangsstoffe zwei Produktorbitale gebildet werden, ohne dabei eine hohe Energiebarriere überwinden zu müssen, wenn das bindende Produktorbital und die beiden Ausgangsstofforbitale sich jeweils gleichartig bezüglich des gemeinsamen Symmetrieelementes transformieren. Das heißt, sie müssten sich entweder alle symmetrisch (S) oder alle antisymmetrisch (A) zur Spiegelebene σ v verhalten.

Die folgenden Abbildungen zeigen, dass bereits die Orbitale der Ausgangsstoffe, nämlich die HOMO- und LUMO-Orbitale von Ethen bzw. Butadien, unterschiedliches Transformationsverhalten bezüglich der Spiegelebenen σ v haben. Damit kann keine HOMO-LUMO-Wechselwirkung zwischen Ethen und Ethen bzw. zwischen Butadien und Butadien stattfinden. Die Cyclisierungs-Additionsreaktionen zur Bildung von Cyclobutan und Cyclooctadien sind also unter thermischen Bedingungen symmetrieverboten.

MO-Energieniveauschema von zwei Ethen-Molekülen unter thermischen Bedingungen mit Angabe des Transformationsverhaltens der Orbitale bezüglich der Spiegelebenen
MO-Energieniveauschema von zwei Butadien-Molekülen unter thermischen Bedingungen mit Angabe des Transformationsverhaltens der Orbitale bezüglich der Spiegelebenen
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