
【化】 symmetry forbidden reaction
symmetry
【化】 symmetry
【医】 symmetry
ban; bear; imprison; prohibit; restain oneself; stand; taboo
block; hinder; obstruct
【医】 lock
feedback; reaction; response
【医】 reaction; response
对称禁阻反应(Symmetry-Forbidden Reaction) 是指因反应物与产物的分子轨道对称性不匹配,导致反应在热力学基态条件下难以发生或需要克服较高能垒的化学反应。该概念源于伍德沃德-霍夫曼规则(Woodward-Hoffmann rules),是量子化学在理解反应机理上的重要应用。
对称性限制
反应物分子轨道的对称性(如最高占据轨道HOMO与最低未占轨道LUMO)需与产物轨道对称性守恒。若对称性不一致,反应需跨越更高能垒,称为“禁阻”(Forbidden)。例如,基态下两个乙烯分子的[2+2]环加成因轨道对称性不匹配而禁阻。
禁阻 vs. 允许
伍德沃德-霍夫曼规则
通过轨道对称性守恒原理预测周环反应路径。其核心是分析反应过程中前线轨道的对称性是否连续匹配。若轨道重叠时对称性不一致(如位相相反),则反应禁阻。
能垒来源
禁阻反应的过渡态能量显著高于允许反应。例如,丁二烯电环化开环:
典型禁阻反应
科学价值
对称禁阻概念深化了对反应选择性的理解,指导了光化学合成与催化剂设计。例如,利用光激发规避禁阻路径,可选择性合成特定立体构型的产物。
权威参考来源:
对称禁阻反应是协同反应理论中的核心概念,指在协同反应过程中,由于反应物与产物的分子轨道对称性不匹配,导致反应活化能较高、难以通过热力学条件进行的反应类型。以下从定义、原理及实例三个层面详细解释:
对称禁阻反应的关键在于轨道对称性守恒。在协同反应中(如电环化、环加成、σ迁移等),若反应物与产物的分子轨道对称性不一致,则反应在基态(热条件)下难以发生,称为对称禁阻;反之,若对称性一致则为对称允许。例如:
对称禁阻反应的本质是轨道对称性不匹配导致的高能垒,需通过改变条件(如光激发)或引入催化剂克服。这一原理在有机合成与材料化学中具有重要指导意义。如需进一步了解具体反应机制,可参考、及的原始资料。
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