分子がそれ自身の構造異性体に変化する化学反応

有機化学において転位反応は「結合性の変化を伴う」有機反応の広い分類です。通常、「転位」という用語は、炭素骨格の変化を伴う分子内反応を指します。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]置換基は多くの場合、同じ分子内のある原子から別の原子へ移動するため、これらの反応は通常分子内反応です。以下の例では、置換基Rは炭素原子1から炭素原子2へ移動します。

1,2アルキルシフト、アルコールの脱水反応における1,2転位におけるアルキル基の移動E1脱離
C | R C C C C | R C {\displaystyle {-}{\underset {| \atop \displaystyle \color {Blue}{\ce {R}}}{{\ce {C}}}}{\ce {-CC{-}-> {-C-}}}{\underset {| \atop \displaystyle \color {Blue}{\ce {R}}}{{\ce {C}}}}{\ce {-C}}{-}}

転位反応は、単純かつ離散的な電子移動(有機化学の教科書では曲線矢印で表されます)ではうまく表現できません。ワグナー・メーアヴァイン転位反応のようにアルキル基が移動する実際のメカニズムは、イオン結合の切断と形成ではなく、アルキル基が結合に沿って流動的に移動すると考えられます。ペリ環式反応では、単純な離散的な電子移動よりも軌道相互作用による説明の方がより明確なイメージが得られます。しかしながら、転位反応と同じ結果をもたらす一連の離散的な電子移動を曲線矢印で描くことは可能ですが、必ずしも現実的ではありません。アリル転位反応は確かにイオン性です。[説明が必要]

1,2-転位

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1,2-転位は、化合物中のある原子から別の原子へ置換基が移動する有機反応です。1,2転位では、隣接する2つの原子が移動しますが、より長距離の移動も可能です。骨格異性化は通常、実験室では見られませんが、石油精製所における大規模な応用の基礎となっています。一般的に、直鎖アルカンは触媒存在下で加熱することにより分岐異性体に変換されます。例としては、n-ブタンからイソブタンへの異性化ペンタンからイソペンタンへの異性化が挙げられます。高度に分岐したアルカンは、内燃機関にとって好ましい燃焼特性を有します。[ 4 ]

ペンタンの異性化

さらなる例としては、ワーグナー・メーアヴァイン転位が挙げられる。

ワーグナー・メーアヴァイン

ベックマン転位[ 5 ]、特定のナイロンの製造に関連している[ 6 ]

ベックマン転位

ペリ環式反応

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ペリ環状反応は、分子の遷移状態が環状構造を持ち、反応が協調的に進行する、複数の炭素-炭素結合の形成と切断を伴う反応の一種である。例としては、水素化物シフトが挙げられる。

シグマトロピック水素化物シフト

クライゼン転位[ 7 ]

クライゼン転位

その他の転位反応

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1,3-転位

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1,3-転位は3つの炭素原子上で起こります。例:

参照

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参考文献

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  1. ^ 「分子再配置」 IUPACゴールドブック. 2014. doi : 10.1351/goldbook.M03997 .
  2. ^ マーチ、ジェリー(1985年)『有機化学の先端:反応、機構、構造』(第3版)ニューヨーク:ワイリーISBN 9780471854722. OCLC  642506595 .
  3. ^ Rojas, Christian M.編 (2015).有機合成における分子転位. doi : 10.1002/9781118939901 . ISBN 978-1-118-34796-6
  4. ^ カール・グリースバウム;アルノ・ベーア;ディーター・ビーデンキャップ。ハインツ・ヴェルナー・フォーゲス;ドロテア・ガルベ。クリスチャン・パエッツ。ゲルト・コリン。ディーター・メイヤー;ハルトムット・ホーケ (2002)。 「炭化水素」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井: 10.1002/14356007.a13_227ISBN 3-527-30673-0
  5. ^ クレイデン, ジョナサン; グリーブス, ニック; ウォーレン, スチュアート (2012). 『有機化学』(第2版). オックスフォード大学出版局. p. 958. ISBN 978-0-19-927029-3
  6. ^ Nuyken, Oskar; Pask, Stephen (2013年4月25日). 「開環重合—入門レビュー」 .ポリマー. 5 (2): 361– 403. doi : 10.3390/polym5020361 .
  7. ^ Ziegler, Frederick E. (1988年12月). 「熱脂肪族クライゼン転位」. Chemical Reviews . 88 (8): 1423– 1452. doi : 10.1021/cr00090a001 .