Diels-Alder-Reaktion und deren 3D-Visualisierung
Diels-Alder-Reaktion von Furan und Methylacrylat
Reaktionsgleichung und Mechanismus
- 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 -Gruppe cis oder trans zur Doppelbindung stehen kann und die -Gruppe cis oder trans gegenüber der -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 -Gruppe cis zur -Gruppe steht. Die Ergebnisse basieren auf dem AM1-Verfahren.
zeigt die quantenmechanisch berechneten Aktivierungsenergien und Reaktionswärmen für die Reaktionspfade, in denen cis zu steht.
- Tab.1
- Energetik für die Reaktionspfade cis zu
Aktivierungsbarriere [kcal/mol] | Reaktionswärme [kcal/mol] | |
---|---|---|
endo, cis-Doppelbindungen | 28,765 | -12,414 |
exo, cis-Doppelbindungen | 28,587 | -13,122 |
endo, trans-Doppelbindungen | 29,252 | -11,966 |
exo, trans-Doppelbindungen | 28,567 | -12,777 |
zeigt die quantenmechanisch berechneten Aktivierungsenergien und Reaktionswärmen für die Reaktionspfade, in denen trans zu 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.
- Tab.2
- Energetik für die Reaktionspfade trans zu
Aktivierungsbarriere [kcal/mol] | Reaktionswärme [kcal/mol]] | |
---|---|---|
endo, cis-Doppelbindungen | 34,011 | -6,639 |
exo, cis-Doppelbindungen | 34,120 | -6,611 |
Aufgrund der energetischen Begünstigung können mit CAVOC die Reaktionspfade zum
- endo-Produkt, in dem cis zu steht und die Doppelbindungen cis zueinander ausgerichtet sind, und zum
- exo-Produkt, in dem dem cis zu steht und die Doppelbindungen trans zueinander ausgerichtet sind,
visualisiert werden.