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Diels–Alder 反应 —— [4+2] 协同环加成

1,3-丁二烯 + 乙烯 → 环己烯

打开三维动画(可定格)

Diels–Alder 是经典周环反应:二烯(4π)与亲双烯体(2π)一步协同形成六元环,没有中间体。三维里重点看「上下平行叠放」和「两端同时成键」。

机理分段

反应物 · π 体系面对面丁二烯取 s-cis,与乙烯平行接近,尚未成键。
① 轨道重叠HOMO–LUMO 同相重叠;C1、C4 同时向乙烯两端靠拢——「协同」的直观画面。
② 协同过渡态6 个 π 电子环状离域(具芳香性特征);两根新 σ 键约 0.5 级。
③ 成环与双键迁移六元环闭合;双键迁到产物 C2=C3(环己烯)。
产物一步完成、立体化学保持。能量示意:Ea≈115、ΔH≈−165 kJ/mol(教学示意值)。

为什么强调「协同」

两端同时成键 → 立体专一;对比 SN1 的碳正离子路径(外消旋),周环反应的可预测性更强。

本反应数据包由 RDKit ETKDG + UFF 生成并经教学关键帧校验;数值为示意值。