A Diels-Alder reakció egy kémiai reakció használt szerves kémiában , amelyben egy alkén (dienofil) hozzáad egy konjugált dién alkotnak egy származékát ciklohexén . Otto Diels és Kurt Alder 1950-ben kémiai Nobel-díjat kapott a reakcióval kapcsolatos munkáért.
A fejlett anyagok és a rugalmas robotika területén „Diels-Alder polimerekről” ( „Diels-Alder polimerek” ) beszélünk, hogy leírjuk a hőre fordítható kovalens hálózatokból álló polimereket. Egy ilyen anyagot a közelmúltban (2016-2017) sikeresen teszteltek a rugalmas robotika három pneumatikus működtetőjének (egy rugalmas bilincs, egy kéz és a mesterséges izmok) öngyógyulásának az elváltozások után a szóban forgó polimer szúrásával, szakadásával vagy fújásával.
A Diels-Alder reakció egy általánosabb reakcióosztály speciális esete: a π rendszerek közötti ciklus- addíciós reakciók . A Diels-Alder reakcióban a dién 4 π elektronja reagál a 2 π elektronokat tartalmazó alkén kettős kötésével. Emiatt ezt a reakciót ciklloaddíciónak nevezzük [4 + 2].
Ezeknek a reakcióknak a végrehajtása általában melegítést igényel.
A Diels-Alder reakció könnyűsége nagymértékben függ a dién és a dienofil szubsztituensek természetétől. Az alábbi prototípus-reakció etén és but-1,3-dién között nehezen megy végbe, és meglehetősen alacsony ciklohexénhozamot eredményez.
Alder szabálya lehetővé teszi azon körülmények meghatározását, amelyek megkönnyítik ezen ciklusaddíciók előállítását: a reakció könnyebben megy végbe egy elektronokban gazdag és az elektronokban szegény dienofil között. Más szavakkal, a "jó" diént atomokkal vagy atomcsoportokkal helyettesítik, amelyek elektront adnak, a "jó" dienofileket atomokkal vagy atomcsoportokkal, amelyek vonzzák (elfogadják) az elektronokat.
Ezek a szereplők, vonzók vagy donorok lehetnek induktív , mesomerikus vagy hiperkonjugációs hatásúak . Az alábbiakban a 2,3-dimetil-buta-1,3-dién (2 elektronadományozó metilcsoport ) és a propenal ( elektront kivonó aldehidcsoport ) reakciója jó hozammal megy végbe.
A vonzó csoportokkal szubsztituált alkin jó dienofil, és Diels-Alders reakciónak van kitéve. Valóban, a reakció egy etincsoport szubsztituált 2 elektronszívó csoportok (például CH 3 OOC) -C = C- (COOCH 3 ) a buta-1,3-dién ad egy lehetséges reakciót. Másrészt egy két konjugált π kötést tartalmazó vegyület, amelyek közül legalább az egyik alkin, rossz dién, mivel nem helyezhető el az s-cisz konformációban. A reakcióhoz magas hőmérsékletre van szükség.
Ez a [4 + 2] cikloaddíciós reakció orbitális irányítás alatt áll, ami általában endo sztereoizomer képződését eredményezi, ha a dién ciklikus. Ezt a szelektivitást gyakran igazolják az endo megközelítést stabilizáló másodlagos határok:
A reakció visszafordítható. Az endo vegyület általában a termodinamikailag a legstabilabb. Ha hagyjuk, hogy a reakció nagyon hosszú ideig folytatódjon, akkor az egyensúly az exo termék javára válik.
Ez a reakció visszafordítható. A fordított reakciókat, az úgynevezett retro-Diels-Alder felhasználhatjuk vegyületek előállítására. Például a ciklohexén termikus krakkolása lehetővé teszi butadién és etén előállítását .
Egyes szerzők helytelenül használják a "reverzibilis" kifejezést a "reverzibilis" helyett, miközben bármilyen kémiai átalakulás entrópiát hoz létre.
A Diels-Alder reakció problematikus lehet, például a ciklopentadién tárolásával összefüggésben, amely szobahőmérsékleten lassan dimerizálódik és triciklusos vegyületet képez, önmagában Diels-Alder reakcióval. A kapott, szobahőmérsékleten (T eb = 140 ° C ) stabil vegyületet lassan desztilláljuk, hogy retro-Diels-Alder reakcióval kinyerjük a ciklopentadiént (T eb = 41 ° C ) .