Erhalt der Orbitalsymmetrie bei Cycloadditionen ( Diels-Alder-Reaktionen)

Im Folgenden wird die Anwendung des Symmetrieerhaltungsprinzips am Beispiel von Cycloadditionen erörtert.

Definition: Cycloaddition

Als Cycloaddition bezeichnet man eine Reaktion, bei der durch eine konzertierte, zyklische Umlagerung von ursprünglichen π-Elektronen, zwei σ-Bindungen gleichzeitig ausgebildet werden. Ein Spezialfall der Cycloadditionen ist die Diels-Alder-Reaktion, bei der ein Dien mit einem Dienophil reagiert.

Beispiel: Erhalt der Orbitalsymmetrie bei Reaktionen zwischen Ethen und Butadien

Betrachten wir ein Reaktionsgemisch von Ethen und Butadien, so wären die unten dargestellten Cyclisierungsreaktionen denkbar, wobei die Reaktion von Ethen mit Butadien eine Diels-Alder-Reaktion ist.

Abb.1

Abbildung: Mögliche Varianten für Cycloadditionsreaktionen zwischen Ethen und Butadien

Mit Hilfe des Symmetriekonzeptes kann man nun abschätzen, welche Reaktionen erlaubt sind, das heißt welche Reaktionen also keine hohe Aktivierungsenergiebarriere besitzen und somit bevorzugt ablaufen. Um den Erhalt der Symmetrie der Molekülorbitale prüfen zu können, muss man zunächst die Symmetrieelemente der Ausgangsstoffe und der Reaktionsprodukte herausfinden, die während der chemischen Reaktion erhalten bleiben.