Conrotatorische rotatie
Deze termen beschrijven twee klassen van een elektrocyclische reactie (een soort organische chemische reacties). In een conroterende modus bewegen de substituenten die zich aan de uiteinden van een geconjugeerd dubbelbindingssysteem bevinden in dezelfde (met de klok mee of tegen de klok in) richting tijdens het openen van de ring of het sluiten van de ring. In een disrotatoire modus bewegen ze in tegengestelde richting.
Een voorbeeld is de omzetting van trans-cis-trans-2,4,6-octriëen in cis-dimethylcyclohexadieen (top van figuur). De orbitale mechanismen van de reactie hebben een disroterende werking nodig. De orbitale symmetrie van de hoogste bezette moleculaire orbitaal van het octriene (HOMO) vereist dat de eindpi-circuits in tegengestelde richting bewegen om de juiste symmetrie te vormen die in de sigma-binding wordt gevonden.
Thermische herschikkingen van alle geconjugeerde systemen met 4n + 2 pi elektronen zijn stereospecifiek. Dit is gebaseerd op het behoud van orbitale symmetrie in de hoogst bezette moleculaire orbitale. Systemen die 4n pi elektronen bevatten vertonen de tegenovergestelde conroterende modus. Dit geldt ook voor herschikkingen van 4n + 2 pi (waarbij n een geheel getal is) elektronen aangedreven door licht (foto-geïnduceerd). Foto-geïnduceerde herschikkingen van 4n pi elektronensystemen (waarbij het aantal elektronen deelbaar is door 4) volgen de disrotatieregel.
De Woodward-Hoffmann-regels vatten bovenstaande verschillende reacties samen.
De volgende foto laat ook het verschil zien tussen conrotatoire en disrotatoire reacties:
Conroterende en disroterende rotatiemodi die elk twee mogelijke rotatierichtingen tonen die resulteren in paren van enantiomeren voor een generiek hexatriemsysteem.
Vragen en antwoorden
V: Wat is een elektrocyclische reactie?
A: Een elektrocyclische reactie is een soort organische chemische reactie waarbij een geconjugeerd systeem van dubbele bindingen zich opent of sluit om een ring te vormen.
V: Wat is het verschil tussen conrotatorische en disrotatorische modi?
A: In een conrotatoire modus bewegen de substituenten aan de uiteinden van een geconjugeerde dubbele binding in dezelfde richting (met de klok mee of tegen de klok in) tijdens het openen of sluiten van de ring. In een disrotatoire modus bewegen ze daarentegen in tegengestelde richting.
V: Hoe beïnvloedt orbitale symmetrie deze reacties?
A: Er moet rekening worden gehouden met de orbitaalmechanica van de reactie om te bepalen of deze conrotatoir of disrotatoir verloopt. Systemen met 4n + 2 pi elektronen zijn bijvoorbeeld stereospecifiek en volgen de conrotatoire regel vanwege het behoud van orbitale symmetrie in hun hoogst bezette moleculaire banen (HOMO). Systemen met 4n pi elektronen vertonen de tegenovergestelde disrotatoire modus. Dit geldt ook voor herschikkingen van 4n + 2 pi (waarbij n een geheel getal is) elektronen die door licht worden aangedreven (fotogeïnduceerd). Fotogeïnduceerde herschikkingen van 4n pi elektronensystemen (waarbij het aantal elektronen deelbaar is door 4) volgen de disrotatorische regel.
V: Wat zijn Woodward-Hoffmann regels?
A: De Woodward-Hoffmann-regels geven een overzicht van verschillende soorten elektrocyclische reacties en hoe deze worden beïnvloed door factoren als orbitale symmetrie en aan-/afwezigheid van lichtenergie.
V: Wat laat deze afbeelding zien?
A: De afbeelding toont een voorbeeld van omzetting van trans-cis-trans-2,4,6-octatrieen in cis-dimethylcyclohexadieen en illustreert hoe substituenten anders bewegen naargelang het conorotaire of disrorotaire modi volgt - respectievelijk met de klok mee en tegen de klok in, van bovenaf gezien.
