Dyotrooppinen reaktio
Dyotrooppinen reaktio on eräänlainen kemiallinen reaktio. Siinä orgaaninen yhdiste muuttaa rakennettaan. Kaksi substituenttia hyppää molekyylin yhdestä paikasta toiseen. Kyseessä on perisyklinen valenssi-isomerisaatio, kun kaksi sigmasidosta siirtyy samaan aikaan uuteen paikkaan samassa molekyylissä. Dyotrooppiset reaktiot ovat tärkeitä orgaanisessa kemiassa. Ne voivat selittää, miten tietyt reaktiot toimivat. Dyotrooppiset reaktiot voivat olla hyödyllinen vaihe suurten ja monimutkaisten molekyylien valmistuksessa. Dyotrooppiset reaktiot kuvasi ensimmäisen kerran Manfred T. Reetz vuonna 1971. Nimi "dyotrooppinen reaktio" tulee kreikan sanasta dyo, joka tarkoittaa "kahta". "Uudelleenjärjestely" tarkoittaa, että reaktio muuttaa yksittäisen molekyylin atomien välisiä sidoksia.
Tyypin I reaktiossa kaksi siirtyvää ryhmää vaihtaa suhteellista asemaansa. Tyypin II reaktiossa tapahtuu siirtyminen uusiin sidospaikkoihin ilman asemanvaihtoa.
Tyypin I uudelleenjärjestelyt
Tyypin I uudelleenjärjestelyissä (Y-A-B-X-muunnos X-A-B-Y:ksi) kaksi siirtyvää ryhmää ovat trans-suuntaisia toisiinsa nähden. Reaktio jättää molemmat ryhmät vastakkaisille puolille. Cyril A. Grob ja Saul Winstein raportoivat ensimmäisen esimerkin dyotrooppisesta uudelleenjärjestäytymisestä, johon liittyy hiili-hiilisidos. He näkivät kahden bromiatomin vaihtumisen tietyssä steroidissa.
Yksinkertaisessa esimerkissä 3-tert-butyylitrans-1,2-dibromiheksaanin kaksi bromiatomia mutarotoituvat kuumentamalla. Siirtymätilassa molemmat bromiatomit yhdistyvät symmetrisesti kahteen vastakkaisilla puolilla olevaan hiiliatomiin, ja reaktio on koordinoitu. Kemistit ovat tutkineet myös vaiheittaisia mekanismeja dikotomisissa reaktioissa.
Orgaanisessa synteesissä tärkeä dyotrooppinen reaktio on 4-substituoitujen gammalaktonien muuntaminen butyrolaktoneiksi. Tyypin I dyotrooppisia uudelleenjärjestelyjä tapahtuu myös hiili-hapen sidosten ympärillä. Yksi esimerkki on lämmön käyttö RRSi1R3C-O-Si2R3:n muuttamiseksi RRSi2R3C-O-Si1R3:ksi. (Tämä reaktio voi tapahtua molempiin suuntiin lämpötilasta riippuen.) Toinen esimerkki on 1,2-Wittigin uudelleenjärjestely. Dyotrooppisia reaktioita voi tapahtua myös N-O-sidosten tai N-N-sidosten kanssa.
Tyypin II uudelleenjärjestelyt
Tyypin II uudelleenjärjestelyihin liittyy usein kahden vetyatomin siirtyminen hiilirunkoa pitkin. Tämä reaktiotyyppi esiintyy tietyissä siirtohydrataatioissa. Esimerkkinä tästä on vedynsiirto syn-seskinorborni-disulfoneissa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on dyotrooppinen reaktio?
A: Dyotrooppinen reaktio on eräänlainen kemiallinen reaktio, jossa orgaaninen yhdiste muuttaa rakennettaan siten, että kaksi substituenttia hyppää molekyylin yhdestä paikasta toiseen. Kyseessä on perisyklinen valenssi-isomerisaatio, kun kaksi sigmasidosta siirtyy samaan aikaan uuteen paikkaan samassa molekyylissä.
Kysymys: Miksi dyotrooppiset reaktiot ovat tärkeitä orgaanisessa kemiassa?
V: Dyotrooppiset reaktiot ovat tärkeitä orgaanisessa kemiassa, koska ne voivat selittää, miten tietyt reaktiot toimivat, ja niitä voidaan käyttää hyödyllisenä vaiheena suurten ja monimutkaisten molekyylien valmistuksessa.
K: Kuka kuvasi ensimmäisenä dikotrooppiset reaktiot?
V: Manfred T. Reetz kuvasi dikotrooppiset reaktiot ensimmäisen kerran vuonna 1971.
K: Mitä nimi "dyotrooppinen reaktio" tarkoittaa?
V: Nimi "dyotrooppinen reaktio" tulee kreikan sanasta dyo, joka tarkoittaa "kahta". Uudelleenjärjestely tarkoittaa, että reaktio muuttaa yksittäisen molekyylin atomien välisiä sidoksia.
K: Mitä tapahtuu tyypin I dyotrooppisen reaktion aikana?
V: Tyypin I dyotrooppisessa reaktiossa kaksi siirtyvää ryhmää vaihtaa suhteellista asemaansa.
K: Miten se eroaa tyypin II dyotrooppisista reaktioista?
V: Tyypin II dyotrooppisissa reaktioissa tapahtuu siirtyminen uusiin sidospaikkoihin ilman asemanvaihtoa.
