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Symmetrie: Woodward-Hoffmann-Regeln (Diels-Alder-Reaktionen)

Woodward-Hoffmann-Regeln unter thermischen Reaktionsbedingungen

Definition: Woodward-Hoffmann-Regeln unter thermischen Reaktionsbedingungen
Die Bedingungen, unter welchen eine Cycloaddition symmetrieerlaubt ist, werden in den Woodward-Hoffmann-Regeln festgelegt. Danach sind unter thermischen Bedingungen, das heißt wenn alle Elektronen des Ausgangsstoffes sich im Grundzustand befinden, Cycloadditionsreaktionen symmetrieerlaubt, wenn die Gesamtzahl von [ 4 q + 2 ] s und [ 4 r ] a -Komponenten ungerade ist, wobei [ 4 q + 2 ] s ... Anzahl der an suprafacialen Prozessen beteiligten Elektronen, [ 4 r ] a ... Anzahl der an antarafacialen Prozessen beteiligten Elektronen und r und q beliebige natürliche Zahlen sind. (Als einen suprafacialen Prozess bezeichnet man eine Cycloaddition, bei der die beiden neuen Bindungen auf der gleichen Seite bezüglich der vorher existierenden π-Bindung entstehen. Beim antrafacialen Prozess entstehen sie auf den gegenüberliegenden Seiten.)
Beispiel: Anwendung thermischer Woodward-Hoffmann-Regeln auf Reaktionen zwischen Ethen und Butadien

Bei der Bildung von Cyclohexen aus Ethen und Butadien, handelt es sich um einen suprafacialen Prozess mit [ 4 + 2 ] s beteiligten Elektronen, das heißt es gibt eine [ 4 q + 2 ] s -Komponente (q=1) und keine [ 4 r ] a -Komponente; es ergibt sich insgesamt also eine Komponentenanzahl von 1, die ja ungerade ist. Somit ist, in Übereinstimmung mit unseren vorhergegangenen Überlegungen, auch nach den Woodward-Hoffmann-Regeln diese Reaktion symmetrieerlaubt.

Die Woodward-Hoffmann-Regeln bestätigen ebenfalls, dass Cyclobutan und Cyclooctadien nicht unter thermischen Bedingungen spontan aus Ethen bzw. Butadien entstehen können, denn hierbei ist [ 2 + 2 ] s bzw. [ 4 + 4 ] s kein [ 4 q + 2 ] s -Wert und die Summe der [ 4 q + 2 ] s - und [ 4 r ] a -Komponenten gleich Null.

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