轨道对称性守恒英文解释翻译、轨道对称性守恒的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 conservation of orbital symmetry

分词翻译：

轨道的英语翻译：

course; orbit; path; railway; roadway; track; trajectory; tramroad
【计】 orbiting laboratory
【化】 orbit; orbital; trajectory

对称的英语翻译：

symmetry
【化】 symmetry
【医】 symmetry

守恒的英语翻译：

【建】 conservation

专业解析

轨道对称性守恒（Conservation of Orbital Symmetry）是量子化学和分子轨道理论中的一个核心概念，指在协同反应（如电环化反应、环加成反应）中，分子轨道的对称性必须在整个反应过程中保持不变。该原理由罗伯特·伍德沃德（Robert Burns Woodward）和罗德·霍夫曼（Roald Hoffmann）于1965年提出，揭示了化学反应选择性的深层规律。

一、核心定义与原理

对称性匹配原则
反应物与产物的分子轨道在对称操作（如旋转、反映）下需保持对称性一致。若最高占据分子轨道（HOMO）的对称性与产物轨道不匹配，反应将因对称性禁阻而难以发生。例如，丁二烯电环化生成环丁烯时，加热条件下需通过顺旋（conrotatory）方式使轨道对称性守恒，而光照条件下则通过对旋（disrotatory）实现。
前线轨道理论应用
福井谦一提出的前线轨道理论（HOMO-LUMO相互作用）与此紧密关联。反应中电子从HOMO流向LUMO时，轨道相位（对称性）必须匹配。如[4+2]环加成反应（狄尔斯-阿尔德反应）中，双烯体的HOMO与亲双烯体的LUMO对称性一致，故为对称性允许。

二、关键应用场景

立体化学预测
在电环化反应中，轨道对称性守恒直接决定产物的立体构型。如（2E,4Z）-己二烯加热时顺旋关环生成顺式二甲基环丁烷，而光照时对旋生成反式产物。
光化学反应选择定则
光照激发电子至反键轨道（原LUMO），导致HOMO对称性反转，使热禁阻反应在光化学条件下可行。例如，[2+2]环加成在紫外光照射下可顺利发生。

三、权威参考文献

原始文献
Woodward, R. B. & Hoffmann, R. (1965). The Conservation of Orbital Symmetry. Angewandte Chemie International Edition, 4(11), 781–853. DOI:10.1002/anie.196507811

教材论述
Clayden, J. Organic Chemistry (2nd ed.). Oxford University Press. Chapter 35: Pericyclic reactions.

百科解析
IUPAC. Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book"). Term: orbital symmetry conservation. DOI:10.1351/goldbook.O04326

网络扩展解释

轨道对称性守恒是量子化学中的重要概念，指在化学反应或物理过程中，原子或分子轨道的对称性在反应前后保持不变，从而影响反应方向和产物的立体化学特性。以下从不同层面进行解释：

一、基本定义

轨道对称性守恒的核心是：在协同反应（一步完成的反应）中，反应物与产物的分子轨道对称性必须一致，否则反应难以进行。这种对称性匹配决定了反应的立体选择性和能量路径。

二、理论分支

原子轨道对称性守恒
例如dz²轨道的电子数目守恒（如过渡金属反应中），这类对称性涉及原子轨道在空间分布上的对称性，影响电子排布和化学键形成。
分子轨道对称性守恒
由霍夫曼和福井谦一提出的分子轨道对称守恒原理，主要用于分析周环反应（如电环化、环加成）。其核心观点是：
- 协同反应中，分子轨道的对称性始终不变，确保过渡态能量最低；
- 对称性匹配的反应称为“对称性允许”，反之则为“对称性禁阻”。

三、应用与实例

前线轨道理论
通过分析最高占据轨道（HOMO）和最低未占轨道（LUMO）的对称性相位，预测反应能否发生。例如：
- 丁二烯电环化反应中，加热条件下轨道对称性要求顺旋开环，光照则要求对旋开环。
立体化学控制
在Cope重排等反应中，对称性守恒规则可准确预测产物的立体构型，避免传统价键理论的复杂计算。

四、意义与局限性

该原理简化了复杂反应的预测，尤其在天然产物合成中具有指导意义。但需注意：

仅适用于协同反应，分步反应不适用；
极端条件（如高压、强应力）可能打破对称性限制。

总结来看，轨道对称性守恒通过对称性匹配原则，揭示了化学反应中能量与结构的深层联系，是理解协同反应机理的关键工具。