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旧式の表記法と現代の IUPAC 表記法: 環化付加反応を正確に記述するには?
環化付加反応は有機化学における重要な化学反応であり、合成化学でよく見られます。この反応では、2 つ以上の不飽和分子または同じ分子の一部を組み合わせて、結合の数を指定された複雑さまで減らした機能的な環化付加生成物を形成します。多くの付加環化反応は協調的に進行します。つまり、結合の形成と切断が単一のプロセスで発生しますが、段階的に進行するものもあります。この反応は、求核剤や求電子剤に依存しない炭素-炭素結合の形成手段を提供します。
しかし、これらの反応の記述方法は、古い表記法から現代の IUPAC 標準まで、時間の経過とともに変化してきました。このプロセスは、化学コミュニティの精度と一貫性の追求を反映しています。
付加環化反応の表記法
付加環化反応の定義は、さまざまな表記法に従って記述できます。古い表記法は反応物中の線形原子の数に基づいており、通常は (i + j + …) のように括弧で表され、変数は各反応物中の線形原子の数を示します。反応の生成物は環（i + j + …）の形で表されます。たとえば、標準的なディールス・アルダー反応は (4 + 2) 環化付加として定義されます。
対照的に、新しい IUPAC 標準表記法では、単なる原子の数ではなく、生成物の形成に関与する電子の数に重点が置かれています。このシステムでは、標準的なディールス・アルダー反応は[4 + 2]-付加環化として定義され、異なるタイプの反応をより統一された方法で表現できるようになります。
熱環化付加反応とその立体化学
熱付加環化反応は通常、基底状態での反応を伴い、その反応物は通常 (4n + 2) π 電子を持ち、ほとんどの場合、これらの反応は、超表面-超表面 (syn/syn 立体化学) などのように対称的な挙動を示します。しかし、報告されたいくつかの例は、いくつかの反応がアンタラフェイシャル-アンタラフェイシャル（反/反立体化学）様式で進行することを示しています。
[2 + 2]-環化付加などの一部の熱環化付加には 4n π 電子が関与していることは注目に値します。これらの反応は、顔面上部から顔面下部にかけて進行します。トランスシクロブテン誘導体などの一部の応力を受けたオレフィンについては、[2 + 2]-環化付加反応がアンタラファシャル様式で進行するという報告もあります。
光化学環化付加反応
光化学励起によっても環化付加反応が起こることがあります。これらの場合、成分の 1 つが HOMO (π 結合) から LUMO (π* 反結合) への電子ジャンプを引き起こし、このプロセスによって反応が超表面 - 超表面方式で進行します。たとえば、DeMayo 反応はこのカテゴリに分類されます。
これらの反応が固体状態で行われる場合、超分子効果も環化付加に影響を及ぼし、特定の条件下では結果がより多様になります。
さまざまなタイプの環化付加反応
ディールス・アルダー反応
ディールス・アルダー反応は最も重要な環化付加反応の 1 つです。正式には、さまざまな形式を含む [4 + 2] 環化付加反応です。これには、逆電子要求型ディールス・アルダー反応、ヘキサデセン金属反応などが含まれます。さらに、この反応は逆の反応、すなわち逆ディールス・アルダー反応として実行することもできます。
ヒュイスゲン環化付加
ヒュイスゲン付加環化反応は（2+3）付加環化反応です。
窒素-オレフィン環化付加
ニトリル-オレフィン環化付加は（3+2）環化付加に属します。
キレトロピック反応
キレトロピー反応は、反応中の試薬の 1 つに対する新しい結合の両方が同じ原子に対するものである環化付加のサブクラスです。典型的な例は二酸化硫黄とジエンの反応です。
正式なリングの追加
正式な環化付加には、段階的にフリーラジカルを生成する金属触媒や類似の反応が含まれることが多いが、これらは厳密には環化付加反応とはみなされない。いくつかの正式な[3+3]環化付加は触媒の助けを借りて実行することができます。
さまざまな産業や技術の進歩におけるこれらの反応の重要性から、科学者は継続的にその理解と説明を探求し、更新してきました。新しい研究が出てくるにつれて、これらの反応の分類方法は今後も変化していくと思いますか?
