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16.27 : 伍德沃德-霍夫曼选择规则和微观可逆性

电环化反应、环加成反应和σ迁移重排是通过循环过渡态进行的协同周环反应。 这些反应是立体特异性和区域选择性的。 产物的立体化学取决于相互作用轨道的对称特征和反应条件。 因此,周环反应被分类为对称性允许或对称性禁阻。 伍德沃德和霍夫曼提出了对称性允许的热和光化学反应的选择标准。

伍德沃德-霍夫曼规则的理论基础基于轨道对称性守恒原理。 这种方法表明,反应物分子轨道的对称特征与产物分子轨道相关的反应通过低能量过渡态进行并成为对称性允许的。 然而,缺乏相关性会破坏过渡态的稳定性,并使其成为对称性禁阻的过程。 规则表述如下:

  • 当 (4q + 2)s 和 (4r)a 分量之和为奇数时,热周环反应是对称性允许的。
  • 当 (4q + 2)s 和 (4r)a 分量之和 为偶数时,光化学周环反应是对称性允许的。
    其中 qr = 0, 1, 2, 3, …; s = 同面; a = 异面

微观可逆性

微观可逆性原理适用于平衡系统。 由于周环反应是平衡过程,因此正向反应和逆向反应将遵循相同的机制并通过相同的过渡态进行。 因此,选择规则适用于正向反应和反向反应。

例如,辛三烯在热条件下的电环化闭环是一种同面、对旋过程。 反向开环反应将以类似的方式进行。

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Woodward Hoffmann Selection RulesPericyclic ReactionsCycloadditionsSigmatropic RearrangementsConcerted ReactionsStereochemistryOrbital SymmetryThermal ReactionsPhotochemical ReactionsMicroscopic ReversibilityElectrocyclic ReactionsSuprafacialAntarafacial

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