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順旋

鎖定
順旋指的是電環化反應中,環兩端碳上的取代基向同一個方向旋轉。本質是HOMO中位於反應處的兩個p軌道為了發生同位相重疊而向同一個方向旋轉。與之相反的過程是對旋。
中文名
順旋
外文名
conrotatory
所屬一級學科
化學
所屬二級學科
有機化學
反應類型
電環化反應
反義詞
對旋

目錄

順旋釋義

國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)對順旋(conrotatory)的定義是,在電環化反應中,如果位於兩端(反應處)的取代基往同一個方向旋轉,則這個過程的立體化學特徵被稱為順旋,如圖1所示: [1] 
圖1 順旋 圖1 順旋 [1]
與之相反的立體化學特徵為對旋(disrotatory),意為兩端碳上的取代基往相反方向旋轉: [1] 
對旋 對旋
順旋或對旋的本質是 HOMO 中位於反應處的兩個 p軌道的旋轉:這兩個 p軌道所發生的重疊必須是同位相的重疊,所以這兩個p軌道的位相決定了閉環過程是順旋還是對旋。 [2] 

順旋實例分析

(2Z,4E)-2,4-己二烯的關環反應:
圖2 2,4-己二烯的關環反應 圖2 2,4-己二烯的關環反應 [2]
如圖2所示,該化合物在受熱的情況下,發生順旋的關環反應;在光的作用下則是對旋。
圖3 前線軌道理論 圖3 前線軌道理論 [2]
圖3所示是用前線軌道理論來解釋這兩個過程。ψ2是該化合物的 HOMO,在受熱情況下,位於兩端的 p軌道發生同位相重疊,所以是順旋的過程。ψ3是該化合物的 LUMO,但是在光的作用下,一個電子吸收光子,從 HOMO 躍遷到 LUMO,所以 LUMO 成為了新的 HOMO。這個新 HOMO 的兩端的 p軌道要發生同位相重疊,就必須發生對旋的閉環過程。 [2] 
(2Z,4Z,6Z)-2,4,6-辛三烯的例子:
2,4,6-辛三烯的例子 2,4,6-辛三烯的例子 [2]
可以看出,這個辛三烯受熱發生了對旋,而受光發生了順旋。究其原因,還是要看前線軌道:
圖4 對旋、順旋 圖4 對旋、順旋 [2]
如圖4所示,HOMO 中,位於兩端的 p軌道要發生同位相重疊就必須對旋。而在激發態,原 LUMO 成為新 HOMO,新 HOMO 兩端的 p軌道要發生同位相重疊就必須順旋。 [2] 
參考資料
  • 1.    electrocyclic reaction  .IUPAC GOLD BOOK.2014-02-24[引用日期2018-02-15]
  • 2.    邢其毅,裴偉偉,徐瑞秋,裴堅.基礎有機化學(第三版)下冊:高等教育出版社,2005:714-719