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分子内反应 编辑

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分子内反应

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化学中的分子内描述了限制在单个分子结构内的过程或特征,限制在单个分子范围内的性质或现象。

分子内反应的例子

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  • 分子内化物转移(氢阴离子在同一分子内从一个部分转移到另一个部分)
  • 分子内氢键(同一分子的两个官能团之间形成的氢键)
  • ω-卤代烷基胺和醇的环化分别形成相应的饱和氮和氧杂环(同一分子内的SN2反应)

在分子内有机反应中,两个反应位点包含在一个分子内。这产生了非常高的有效浓度(导致高反应速率),因此,许多分子内反应不会在两种化合物之间发生分子间反应时发生。分子内反应的例子有Smiles重排、Dieckmann缩合和Madelung合成

相对费率

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与类似的分子间过程相比,分子内反应,尤其是导致形成5元和6元环的反应更快。这主要是由于达到环形成过渡态的熵成本降低以及不存在与这些尺寸的环形成相关的显着应变的结果。对于通过不同系链长度的底物的环化形成不同的环尺寸,反应速率的顺序(用于形成n元环的速率常数kn)通常为k5>k6>k3>k7>k4,如下所示一系列ω-溴烷基胺。这种有点复杂的速率趋势反映了这些熵和应变因素的相互作用:对于“小环”(3元和4元),缓慢速率是在过渡态经历的角应变的结果。尽管三元环更紧张,但由于离去基团和亲核试剂在前者中的接近,氮丙啶的形成比氮杂环丁烷的形成更快,这增加了它们以反应构象相遇的可能性。同样的推理也适用于“无应变环”(5元、6元和7元)。“中等大小的环”(8至13元)的形成是特别不利的,因为熵成本越来越不利,而且由于环上的空间相互作用而额外存在跨环应变。最后,对于“大环”(14元或更高),速率常数趋于平稳,尽管细节可能有所变化,但总体趋势适用于各种分子内反应,包括自由基介导和(在某些情况下)过渡金属催化的过程。

束缚分子内[2+2]反应

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束缚分子内[2+2]反应需要通过分子内2+2光环加成形成环丁烷和环丁酮。束缚确保形成多循环系统。系链的长度影响[2+2]反应的立体化学结果。束缚[2+2]反应已被用于合成具有有趣的环系统和拓扑结构有机化合物。例如,EJCorey及其同事在1988年利用[2+2]光环化在银杏内酯B中构建了三环核心结构。

分子内反应

分子系绳

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在称为分子系链的利基概念中,分子间反应可以通过用系链锚定两个反应而暂时在分子内进行,并具有与之相关的所有优势。常用的系链选择包括碳酸酯、硼酸酯、甲硅烷基醚或甲硅烷基缩醛键(硅系链),它们在许多有机反应中相当惰性,但可以被特定试剂裂解。这种策略发挥作用的主要障碍是为系链选择合适的长度,并确保反应基团彼此之间具有最佳方向。一个例子是烯烃和炔烃通过甲硅烷基醚连接在一起的Pauson-Khand反应。在这个特定的反应中,通过索普-英戈尔德效应在硅原子上放置异丙基基团,有效地降低了将反应基团聚集在一起的束缚角。当这些庞大的基团被较小的甲基取代时,不会发生反应。另一个例子是光化学[2+2]环加成反应,其中两个烯烃基团通过硅缩醛基团(外消旋,另一种对映异构体未描绘),随后被TBAF裂解产生内二醇。没有系绳,就会形成外异构体。


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词条目录
  1. 分子内反应
  2. 分子内反应的例子
  3. 相对费率
  4. 束缚分子内[2+2]反应
  5. 分子系绳

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