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Diels-Alder-Reaktion und deren 3D-Visualisierung

Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat

Reaktionsgleichung und Mechanismus

Bei Diels-Alder-Reaktionen spielt nicht nur die Stereoselektivität, die sich wiederum in die Diastereoselektivität (endo, exo) sowie die Enantioselektivität (R, S) aufspaltet, eine Rolle. Auch die Regioselektivität, die die Zahl der möglichen stereoisomeren Reaktionsprodukte weiter erhöhen kann, ist zu berücksichtigen. Reagiert ein unsymmetrisches Dien wie Piperylen mit einem ebenfalls unsymmetrischen Dienophil, wie z. B. Methylacrylat, so erhält man ungeachtet der Stereochemie zwei isomere Addukte - zwei Regioisomere -, die sich durch die relative Orientierung der beiden Substituenten unterscheiden.

Abb.1
Regioselektivität bei der Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat

Wird nun zusätzlich die Stereochemie berücksichtigt, so ergeben sich für diese Reaktion insgesamt acht stereoisomere Reaktionsprodukte, die in der nachfolgenden Abbildung einander gegenübergestellt sind:

Abb.2
Reaktionsgleichung mit Stereoinformation für die Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat

CAVOC - 3D-Visualisierung

Mit dem Reaktionsvisualisierungssystem CAVOC lässt sich die quantenmechanisch berechnete Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat dreidimensional betrachten. Die 3D-Visualisierung beschränkt sich auf jeweils ein Enantiomer, nämlich auf die Produkte I, III, V und VII.

Abb.3
Visualisierung der endo-Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat in ortho-Position
Abb.4
Visualisierung der exo-Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat in ortho-Position
Abb.5
Visualisierung der endo-Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat in meta-Position
Abb.6
Visualisierung der exo-Diels-Alder-Reaktion von trans-Piperylen und Methylacrylat in meta-Position
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