在有机化学中,Diels–Alder 反应是将共振二烯与取代烯烃(通常称为二烯亲和剂)进行反应,形成取代的环己烯衍生物。自1928年由Otto Diels和Kurt Alder首次描述以来,这一反应已成为合成天然产品的重要工具。该反应促进了两个新碳-碳键的同时构建,从而有效地生成六元环,并对其区域性和立体化学结果提供了良好的控制。
「Diels–Alder 反应是典型的环状反应,能在合成过程中引入化学的复杂性。」
这一反应在合成天然产品和新材料中发挥着强大的作用,以其高效的构建方式获得了广泛应用。 Diels–Alder 反应的基本概念还应用于涉及异原子的π系统,例如羰基和亚胺,这些变体则被称为异Diels–Alder反应。此外,尽管该反应已被推广至其他环尺寸,但在范畴和多样性方面,六元环的生成至今无法比拟。
Diels–Alder 反应是一个典型的协同周环反应,认为该反应通过周期性过渡态发生,而不会生成中间体。其可以学习到反应物的前沿分子轨道(FMO)之间的相互作用,揭示了为何此反应可在相对简单的条件下进行。
「大多数 Diels–Alder 反应以协同机制进行,尽管对此观点仍有争议。」
对于该反应的 regioselectivity 和 stereospecificity,前沿分子轨道理论也用于解释在取代系统中观察到的规律。尤其是当相互作用的电子丰富度和贫乏度变化时,反应的产物会保留反应物的立体化学信息。
例如,在正常需求的Diels–Alder反应中,一个电子供体基团(EDG)与电子吸引基团(EWG)的配对,将会导致相应产物中的「邻位」或「对位」建构。这些规则被称为「邻-对位规则」,可应用于预测特定二烯和二烯亲和剂组合的主要产物。
「化学结构的几何疲劳直接影响产物的立体化学特性。」
Diels–Alder 反应不仅在合成上有重要意义,还应用于工业生产中,例如环戊二烯的生产该反应的逆反应也被用于合成多种有机化合物,包含维他命B6等。
Diels–Alder 反应的背后是多条相互交织的研究线索和一些几乎错过的发现,最终由 Otto Diels 和 Kurt Alder 的深刻见解揭露出这一反应的广泛适用性。
这一切让我们思考:Diels–Alder 反应是否会随着化学合成技术的进步而持续演变,或是在未来的有机合成中找到新的应用?