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Symmetrie: Orbitalsymmetrieerhalt bei chemischen Reaktionen

Diels-Alder-Reaktionen

Im Jahr 1928 entwickelten die beiden deutschen Chemiker Otto Paul Hermann Diels (1876-1954), Universität Kiel, und Kurt Alder (1902-1958), Universität Köln, eine 1,4-Cycloadditionsreaktion der Diene. Diese Reaktion erwies sich als leistungsfähiger Syntheseweg. Die beiden Forscher erhielten den Nobel Preis für Chemie (1950).

Definition
Bei den nach ihren Entwicklern benannten Diels-Alder-Reaktionen, reagiert ein Dien mit einem Dienophil (griechisch: philein - lieben), wobei zwei σ-Bindungen konzertiert, d.h. gleichzeitig, zwischen diesen Molekülen aufgebaut werden. Die Elektronen für die neuen σ-Bindungen stammen aus dem π-Bindungsgerüst der Ausgangsstoffe. Der während der Elektronenumlagerung durchlaufene Übergangszustand hat aromatischen Charakter, wobei das aromatisches System aus vier π-Elektronen vom Dien und zwei π-Elektronen vom Dienophil gebildet wird. Man kann deshalb die Diels-Alder-Reaktionen auch als [4+2]-Cycloadditionen bezeichnen.
Das Dien muss notwendigerweise aus der cis-Konformation reagieren, und die Konfiguration des Dienophils bleibt im Produkt erhalten (vergleiche Reaktionen von Maleinsäure-Derivaten in cis-Konformation und Fumarsäure-Derivaten in trans-Konformation mit Dienophilen). Das Dienophil kann auch als Reaktionszentrum eine Dreifachbindung haben.

Die meisten Diels-Alder-Reaktionen sind reversibel; so z.B. die Dimerisierung von Cyclopentadien. Die Diels-Alder-Reaktion wird durch Elektronen liefernde Substituenten im Dien und Elektronen ziehende Substituenten im Dienophil gefördert (vergleiche hierzu die Beeinflussung der Frontorbitalenergien1)). Der Reaktionsablauf gehorcht den Regeln pericyclischer Reaktionen (Woodward-Hoffmann-Regeln).

1)Houk, K. (1973): . In: J. Amer. Chem. Soc. 95, . , 4092
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