
【化】 symmetry forbidden reaction
symmetry
【化】 symmetry
【醫】 symmetry
ban; bear; imprison; prohibit; restain oneself; stand; taboo
block; hinder; obstruct
【醫】 lock
feedback; reaction; response
【醫】 reaction; response
對稱禁阻反應(Symmetry-Forbidden Reaction) 是指因反應物與産物的分子軌道對稱性不匹配,導緻反應在熱力學基态條件下難以發生或需要克服較高能壘的化學反應。該概念源于伍德沃德-霍夫曼規則(Woodward-Hoffmann rules),是量子化學在理解反應機理上的重要應用。
對稱性限制
反應物分子軌道的對稱性(如最高占據軌道HOMO與最低未占軌道LUMO)需與産物軌道對稱性守恒。若對稱性不一緻,反應需跨越更高能壘,稱為“禁阻”(Forbidden)。例如,基态下兩個乙烯分子的[2+2]環加成因軌道對稱性不匹配而禁阻。
禁阻 vs. 允許
伍德沃德-霍夫曼規則
通過軌道對稱性守恒原理預測周環反應路徑。其核心是分析反應過程中前線軌道的對稱性是否連續匹配。若軌道重疊時對稱性不一緻(如位相相反),則反應禁阻。
能壘來源
禁阻反應的過渡态能量顯著高于允許反應。例如,丁二烯電環化開環:
典型禁阻反應
科學價值
對稱禁阻概念深化了對反應選擇性的理解,指導了光化學合成與催化劑設計。例如,利用光激發規避禁阻路徑,可選擇性合成特定立體構型的産物。
權威參考來源:
對稱禁阻反應是協同反應理論中的核心概念,指在協同反應過程中,由于反應物與産物的分子軌道對稱性不匹配,導緻反應活化能較高、難以通過熱力學條件進行的反應類型。以下從定義、原理及實例三個層面詳細解釋:
對稱禁阻反應的關鍵在于軌道對稱性守恒。在協同反應中(如電環化、環加成、σ遷移等),若反應物與産物的分子軌道對稱性不一緻,則反應在基态(熱條件)下難以發生,稱為對稱禁阻;反之,若對稱性一緻則為對稱允許。例如:
對稱禁阻反應的本質是軌道對稱性不匹配導緻的高能壘,需通過改變條件(如光激發)或引入催化劑克服。這一原理在有機合成與材料化學中具有重要指導意義。如需進一步了解具體反應機制,可參考、及的原始資料。
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