CAVOC - Tool zur 3D-Visualisierung organischer Reaktionen
Berücksichtigung von Konformeren
Von jedem Übergangszustand ausgehend werden zwei Teilpfade in Richtung der Edukte bzw. die der Produkte berechnet, die zu einem Gesamtreaktionsablauf vereint werden. Für jedes mögliche Produkt einer Reaktion existiert ein eigener Reaktionspfad und zu diesen Produkten gehören auch konformere Verbindungen.
Dieses sei am nachfolgenden Beispiel der Diels-Alder-Reaktion von Cyclopentadien mit dem Dienophil Acrolein in seiner s-cis und s-trans konformeren Form verdeutlicht.
- Abb.1
- Diels-Alder-Reaktion von Cyclopentadien und Acrolein unter Berücksichtigung konformerer Strukturen
Dabei können endo- und exo-Produkt jeweils in ihren beiden konformeren Formen auftreten, was die Berechnung von vier Reaktionspfaden erforderlich macht. Dabei ergeben sich basierend auf dem AM1-Verfahren folgende Ergebnisse:
- Tab.1
- Energetik für die Diels-Alder-Reaktion von Cyclopentadien und Acrolein nach AM1-Verfahren
| Aktivierungsenergie [kcal/mol] | Reaktionswärme [kcal/mol] | |
|---|---|---|
| endo-Produkt (cis-Propenal) | 29.349 | -22.710 |
| endo-Produkt (trans-Propenal) | 28.134 | -23.008 |
| exo-Produkt (cis-Propenal) | 27.714 | -23.096 |
| exo-Produkt (trans-Propenal) | 28.141 | -23.151 |
In CAVOC integriert ist jedoch nur die Visualisierung der beiden Reaktionspfade zu den beiden in (Abb. 1) markierten isolierbaren endo- und exo-Derivaten, die aufgrund ihrer leicht niedrigeren Energiebarrieren im Übergangszustand begünstigt sind. Entsprechendes gilt auch für alle anderen aufgeführten Reaktionen, bei denen Konformere möglich sind. Davon ausgenommen sind die Cope- und die Claisen-Umlagerung, um hier die unterschiedliche Konformation der Sessel- und Wannenform im Übergangszustand zu demonstrieren. Die Sesselform ist energetisch bevorzugt.
