Reaktionsgleichung und Mechanismus

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Abb.1

Reaktionsgleichung und -mechanismus mit Stereoinformation für die Diels-Alder-Reaktion von Furan und Methylacrylat

Hinweis

Reaktionsgleichung und -mechanismus beschränken sich auf die Darstellung von jeweils einem der beiden möglichen enantiomeren endo- und exo-Produkte.

Quantenmechanische Berechnung und CAVOC - 3D-Visualisierung

Furan und Acrylsäuremethylester gehen eine Diels-Alder-Reaktion ein, bei der aufgrund der Berücksichtigung möglicher Konformerer zunächst acht Reaktionspfade denkbar sind. Diese Zahl erhält man aus der Kombination der exo/endo-Selektivitäten mit der Struktur des Ens, bei dem die $\text{C}=\text{O}$-Gruppe cis oder trans zur Doppelbindung stehen kann und die $\text{C}{\text{H}}_3$-Gruppe cis oder trans gegenüber der $\text{C}=\text{O}$-Gruppe positioniert sein kann. Es genügt aber eine Berechnung von sechs Reaktionspfaden, da sich zeigt, dass aus energetischer Sicht nur Reaktionspfade auftreten, in denen die $\text{C}=\text{O}$-Gruppe cis zur $\text{C}{\text{H}}_3$-Gruppe steht. Die Ergebnisse basieren auf dem AM1-Verfahren.

zeigt die quantenmechanisch berechneten Aktivierungsenergien und Reaktionswärmen für die Reaktionspfade, in denen $\text{C}=\text{O}$ cis zu $\text{C}{\text{H}}_3$ steht.

zeigt die quantenmechanisch berechneten Aktivierungsenergien und Reaktionswärmen für die Reaktionspfade, in denen $\text{C}=\text{O}$ trans zu $\text{C}{\text{H}}_3$ steht. Für diese energetisch ungünstige Konstellation sind nur zwei Pfade berechnet worden. So wurde auf die Reaktionspfade zu den exo- und endo-Produkten mit trans zueinander ausgerichteten Doppelbindungen verzichtet.

Aufgrund der energetischen Begünstigung können mit CAVOC die Reaktionspfade zum

• endo-Produkt, in dem $\text{C}=\text{O}$ cis zu $\text{C}{\text{H}}_3$ steht und die Doppelbindungen cis zueinander ausgerichtet sind, und zum
• exo-Produkt, in dem dem $\text{C}=\text{O}$ cis zu $\text{C}{\text{H}}_3$ steht und die Doppelbindungen trans zueinander ausgerichtet sind,

visualisiert werden.

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Abb.2

Visualisierung der endo-Diels-Alder-Reaktion von Furan und Methylacrylat

Abb.3

Visualisierung der endo-Diels-Alder-Reaktion von Furan und Methylacrylat