Language
Country/Area
No result found
Ký hiệu theo kiểu cũ so với ký hiệu IUPAC hiện đại: Làm thế nào để mô tả chính xác phản ứng cộng vòng?
Phản ứng cộng vòng là một phản ứng hóa học quan trọng trong hóa học hữu cơ và thường xuất hiện trong hóa học tổng hợp. Phản ứng này bao gồm sự kết hợp của hai hoặc nhiều phân tử không bão hòa hoặc các phần của cùng một phân tử để tạo thành sản phẩm cộng vòng chức năng với sự giảm số lượng liên kết xuống mức độ phức tạp được chỉ định. Nhiều phản ứng cộng vòng diễn ra đồng thời, tức là quá trình hình thành và phá vỡ liên kết diễn ra trong một quá trình duy nhất, trong khi những phản ứng khác lại diễn ra theo từng bước. Phản ứng này cung cấp một phương tiện để hình thành liên kết cacbon-cacbon không phụ thuộc vào tác nhân ái nhân hoặc tác nhân ái điện tử.
Tuy nhiên, cách mô tả các phản ứng này đã thay đổi theo thời gian: từ hệ thống ký hiệu cũ sang tiêu chuẩn IUPAC hiện đại, quá trình này phản ánh mục tiêu theo đuổi độ chính xác và tính nhất quán của cộng đồng hóa học.
Hệ thống ký hiệu cho phản ứng cộng vòng
Định nghĩa của phản ứng cộng vòng có thể được mô tả theo các hệ thống ký hiệu khác nhau. Các ký hiệu cũ dựa trên số lượng nguyên tử tuyến tính trong chất phản ứng, thường được biểu thị trong dấu ngoặc đơn, như trong (i + j + …), trong đó các biến chỉ ra số lượng nguyên tử tuyến tính trong mỗi chất phản ứng. Các sản phẩm của phản ứng sẽ được biểu diễn dưới dạng vòng (i + j + …). Ví dụ, phản ứng Diels-Alder chuẩn được định nghĩa là phản ứng cộng vòng (4 + 2).
Ngược lại, ký hiệu chuẩn IUPAC mới nhấn mạnh nhiều hơn vào số lượng electron tham gia vào quá trình hình thành sản phẩm thay vì chỉ số lượng nguyên tử. Trong hệ thống này, phản ứng Diels-Alder chuẩn được định nghĩa là phản ứng cộng vòng [4 + 2], cho phép các loại phản ứng khác nhau được thể hiện theo cách thống nhất hơn.
Phản ứng cộng vòng nhiệt và cấu trúc lập thể của nó
Phản ứng cộng vòng nhiệt thường bao gồm các phản ứng ở trạng thái cơ bản và chất phản ứng của chúng thường có (4n + 2) electron π và trong hầu hết các trường hợp, các phản ứng này có hành vi đối xứng, chẳng hạn như siêu mặt-siêu mặt (hóa học lập thể đồng bộ/đồng bộ). Tuy nhiên, một số ít ví dụ được báo cáo cho thấy một số phản ứng diễn ra theo kiểu antarafacial-antarafacial (chống/chống lập thể hóa học).
Điều đáng chú ý là một số phản ứng cộng vòng nhiệt, chẳng hạn như phản ứng cộng vòng [2 + 2], liên quan đến 4n electron π. Các phản ứng này diễn ra theo kiểu trên mặt và mặt trước. Đối với một số olefin chịu ứng suất, chẳng hạn như các dẫn xuất trans-cyclobutene, cũng có báo cáo rằng chúng tiến hành theo cách antarafacial trong các phản ứng cộng vòng [2 + 2].
Phản ứng cộng vòng quang hóa
Sự kích thích quang hóa cũng có thể dẫn đến phản ứng cộng vòng. Trong những trường hợp này, một trong các thành phần gây ra bước nhảy electron từ HOMO (liên kết pi) sang LUMO (chống liên kết pi*), một quá trình cho phép phản ứng diễn ra theo kiểu siêu mặt-siêu mặt. Ví dụ, phản ứng DeMayo thuộc vào loại này.
Khi các phản ứng này được thực hiện ở trạng thái rắn, các hiệu ứng siêu phân tử cũng có thể ảnh hưởng đến phản ứng cộng vòng, khiến kết quả thay đổi nhiều hơn trong các điều kiện cụ thể.
Các loại phản ứng cộng vòng khác nhau
Phản ứng Diels-Alder
Phản ứng Diels-Alder là một trong những phản ứng cộng vòng quan trọng nhất. Về mặt hình thức, đây là phản ứng cộng vòng [4 + 2] bao gồm nhiều dạng khác nhau. Bao gồm phản ứng Diels-Alder nhu cầu electron nghịch đảo, phản ứng kim loại hexadecene, v.v. Ngoài ra, phản ứng này có thể được thực hiện theo chiều ngược lại, cụ thể là phản ứng retro-Diels-Alder.
Phản ứng cộng vòng Huisgen
Phản ứng cộng vòng Huisgen là phản ứng cộng vòng (2+3).
Phản ứng cộng vòng nitơ-olefin
Phản ứng cộng vòng nitrine-olefin thuộc loại phản ứng cộng vòng (3+2).
Phản ứng cheletropic
Phản ứng cheletropic là một phân lớp của phản ứng cộng vòng trong đó cả hai liên kết mới với một trong các tác nhân trong phản ứng đều liên kết với cùng một nguyên tử. Một ví dụ điển hình là phản ứng của lưu huỳnh đioxit với dien.
Thêm nhẫn trang trọng
Phản ứng cộng vòng chính thức thường liên quan đến chất xúc tác kim loại hoặc các phản ứng tương tự tạo ra các gốc tự do theo từng bước, nhưng chúng không được coi là phản ứng cộng vòng một cách nghiêm ngặt. Một số phản ứng cộng vòng [3+3] chính thức có thể được thực hiện với sự hỗ trợ của chất xúc tác.
Tầm quan trọng của những phản ứng này trong các ngành công nghiệp khác nhau và những tiến bộ công nghệ đã khiến các nhà khoa học liên tục khám phá và cập nhật hiểu biết và mô tả của họ. Bạn có nghĩ rằng cách dán nhãn những phản ứng này sẽ tiếp tục thay đổi khi có nghiên cứu mới không?
