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There are three categories for dienes: Cumulated: pi bonds are adjacent. Conjugated: pi bonds are separated by exactly ONE single bond. Isolated: pi bonds are separated by any distance greater than ONE single bond. 17.1 Classes of Dienes Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e 17-1 There are three categories for dienes: Cumulated: pi bonds are perpendicular. Conjugated: pi bond overlap extends over the entire system. Isolated: pi bonds are separated by too great a distance to experience extra overlap. 17.1 Classes of Dienes Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e 17-2 This chapter focuses on conjugated systems. Heteroatoms may be involved in a CONJUGATED system. Draw a picture of the molecule shown to the right indicating where the pi bonds are and how they overlap. Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.1. 17.1 Classes of Dienes Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e 17-3 A sterically hindered base can be used to form dienes while avoiding the competing substitution reaction. Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.2. 17.2 Conjugated Dienes Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e 17-4 Single bonds that are part of a conjugated pi system are SHORTER than typical single bonds. What is a pm? The hybridization of a carbon affects its bond length. 17.2 Conjugated Dienes Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e 17-5 The more scharacter a carbon has, the shorter its bonds will be. WHY? Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.3. 17.2 Conjugated Dienes Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e 17-6

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• There are three categories for dienes:

– Cumulated: pi bonds are adjacent.

– Conjugated: pi bonds are separated by exactly ONE single bond.

– Isolated: pi bonds are separated by any distance greater than ONE single bond.

17.1 Classes of Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-1

• There are three categories for dienes:

– Cumulated: pi bonds are perpendicular.

– Conjugated: pi bond overlap extends over the entire system.

– Isolated: pi bonds are separated by too great a distance to experience extra overlap.

17.1 Classes of Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-2

• This chapter focuses on conjugated systems.

• Heteroatoms may be involved in a CONJUGATED system.

• Draw a picture of the molecule shown to the right indicating where the pi bonds are and how they overlap.

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.1.

17.1 Classes of Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-3

• A sterically hindered base can be used to form dienes while avoiding the competing substitution reaction.

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.2.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-4

• Single bonds that are part of a conjugated pi system are SHORTER than typical single bonds.

– What is a pm?

• The hybridization of a carbon affects its bond length.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-5

• The more s‐character a carbon has, the shorter its bonds will be. WHY?

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.3.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-6

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• HOW do heats of hydrogenation provide information about stability?

• WHY is energy released upon hydrogenation?

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-7

• HOW does conjugation affect stability?

• Practice CONCEPTUAL CHECKPOINTs 17.4 and 17.5.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-8

• Rank the following compounds in order of increasing stability.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-9

• In general, single bonds will freely rotate.

• The two most stable rotational conformations for butadiene are the s‐cis and s‐trans.

• What does the s of s‐cis and s‐trans stand for?

• Are there any other rotational conformations that you think might be possible?

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-10

• The s‐cis and s‐trans both allow for full pi system overlap.

• Other possible conformations will be higher in energy.

• WHY?

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-11

• Why is s‐trans lower in energy?

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-12

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• About 98% of the molecules are in the s‐trans form.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-13

• The highest energy conformer will not be conjugated.

17.2 Conjugated Dienes

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-14

• Let’s review molecular orbital (MO) theory:– An MO forms when 

atomic orbitals overlap.

– An MO extends over the entire molecule.

– Recall the pi bonding and antibonding MOs for ethylene

– Which is more stable?

– WHY?

– What is a node?

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-15

• The number of MOs must be equal to the number of combined atomic orbitals (AOs).

• Note how the shorthand drawing matches the actual MOs.

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-16

• The four pi electrons in butadiene will occupy the lowest energy MOs. HOW will that affect stability?

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-17

• MO theory also explains why the central C–C single bond is shorter and stronger than a typical C–C single bond.

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-18

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• 1,3,5‐hexatriene should have six pi MOs.– What are HOMO and 

LUMO?

• The HOMO and LUMO are the frontier MOs.

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-19

• Reactions that molecules undergo can often be explained by studying their FRONTIER ORBITALS.

• Light can be used to excite an electron from the HOMO to the LUMO.

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-20

• We can measure the energy gap for the HOMO  LUMO excitation. HOW?

• In general, HOW does that give us information about a molecule’s structure?

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.6.

17.3 Molecular Orbital Theory

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-21

• Recall the Markovnikov addition of H–X to a C=C double bond from Section 9.3.

• With a conjugated diene as the substrate, two products are observed.

17.4 Electrophilic Addition

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-22

• The pi electrons attack the acid to give the most stable carbocation.

• What intermediate would result if the H were added to any of the other carbons in the molecule?

17.4 Electrophilic Addition

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-23

• The halide can attack the resonance stabilized carbocation at either site that is sharing the (+) charge.

• How is 1,2‐addition different from 1,4‐addition?

• Practice with SKILLBUILDER 17.1.

17.4 Electrophilic Addition

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-24

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• The addition of bromine to a diene also gives both 1,2 and 1,4 addition.

• Predict the MAJOR products for the reaction below. Pay close attention to stereochemistry.

17.4 Electrophilic Addition

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-25

• The ratio of 1,2 vs. 1,4 addition is often temperature dependant.

• The energy diagram must be examined to see WHY temperature affects the product distribution.

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-26

• Why are the products unequal in free energy?

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-27

• Draw a structure for each of the transition states of the nucleophilic attack.

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-28

• The 1,2 addition should occur more often regardless of temperature. WHY?

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-29

• Explain how high temperatures yield one product while low temperatures yield the other.

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-30

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• Predict the MAJOR product for the following reactions.

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-31

H‐Br

0 C

H‐Br40 C° °

• Many polymerization reactions rely on 1,4 addition.

• Give a reasonable mechanism for the cationic polymerization.

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.13.

17.5 Thermodynamic Control vs. Kinetic Control

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-32

• Pericyclic reactions occur without ionic or free radical intermediates.

• There are three main types of pericyclic reactions:1. CYCLOADDITION reactions:

• How is it an ADDITION reaction?

17.6 Introduction to Pericyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-33

• There are three main types of pericyclic reactions:2. ELECTROCYCLIC reactions:

3. SIGMATROPIC rearrangements:

• What is the difference between an ADDITION and a REARRANGEMENT?

17.6 Introduction to Pericyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-34

• Pericyclic reactions have four general features1. The reaction mechanism is concerted. It proceeds without 

any intermediates.

2. The mechanism involves a ring of electrons moving around a closed loop.

3. The transition state is cyclic.

4. The polarity of the solvent generally has no effect on the reaction rate. WHY is that significant?

17.6 Introduction to Pericyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-35

17.6 Introduction to Pericyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-36

• Changes in the number of pi and sigma bonds distinguish the pericyclic reactions from one another.

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• Diels‐Alder reactions can be very useful.

• They allow a synthetic chemist to quickly build molecular complexity.

• What is meant by [4+2] cycloaddition?

• Like all pericyclic reactions, the mechanism is concerted.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-37

• The arrows could be drawn in a clockwise or counterclockwise direction.

• Can you draw a reasonable transition state?

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-38

• Why do the products generally have lower free energy?

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-39

• Most Diels‐Alder reactions are thermodynamically favored at low and moderate temperatures.

• At temperatures above 200°C, the retro Diels‐Alder can predominate.

• Will the reaction probably be favored or disfavored by entropy?

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-40

• The pi  sigma conversion provides a (–)ΔH.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-41

• ΔS should be (–):

– Two molecules combine to form ONE.

– A ring (with limited rotational freedom) forms.

• What will the sign be (+/–) for the –TΔS term?

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-42

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• Given the signs for ΔH and –TΔS, how should temperature affect reaction spontaneity (favorability of reactant vs. product)?

• Are there any disadvantages if the temperature is too low? Think kinetics.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-43

• In the Diels‐Alder reaction, the reactants are generally classified as either the DIENE or DIENOPHILE.

• If a dienophile is not substituted with an electron withdrawing group, it will not be kinetically favored (a lot of activation energy or high temperature is required).

• However, high temperatures do not favor the products thermodynamically.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-44

• When an electron withdrawing group is attached to the dienophile, the reaction is generally spontaneous.

• Show how the groups highlighted in red are electron withdrawing using resonance and induction where appropriate.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-45

• Diels‐Alder reactions are stereospecific depending on whether the (E) or (Z) dienophile is used.

• Which alkene  is (E) and which is (Z)?

• We will investigate the stereochemical outcome later in this chapter.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-46

• A C≡C triple bond can also act as a dienophile.

• Practice with SKILLBUILDER 17.3.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-47

• Predict products for the following reactions.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-48

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• Diels‐Alder reactions can also be affected by DIENE structure.

• Recall that many dienes can exist in an s‐cis or an s‐trans rotational conformation.

• Which conformation is generally more stable? WHY?

• Diels‐Alder reactions can ONLY proceed when the diene adopts the s‐cis conformation.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-49

• Dienes that can only exist in an s‐trans conformation cannot undergo Diels‐Alder reactions because carbons 1 and 4 are too far apart.

• Dienes that are locked into the s‐cis conformation undergo Diels‐Alder reactions readily.

• Cyclopentadiene is so reactive, that at room temperature, two molecule will react together. Show the reaction and products.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-50

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• Draw four potential bicyclic Diels‐Alder products for the reaction below.

• Two of the potential stereoisomers are impossible. WHICH ones? WHY?

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-51

• When bicyclic systems form, the terms ENDO and EXOare used to describe functional group positioning.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-52

• The electron withdrawing groups attached to dienophiles tend to occupy the ENDO position.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-53

Major product Minor Product

• The Diels‐Alder transition state that produces the ENDO product benefits from favorable pi system interactions.

• Is this a kinetic or thermodynamic argument?

• Draw an appropriate energy diagram.

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.19.

17.7 Diels‐Alder Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-54

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• Note the MO descriptions below.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-55

• In the Diels‐Alder, the HOMO of one compound must interact with the LUMO of the other.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-56

• With an electron withdrawing group, the dienophile’s LUMO will accept electrons from the diene’s HOMO.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-57

• The phases of the MOs align to allow for orbital overlap.

• If there is conservation of ORBITAL SYMMETRY, the process is SYMMETRY‐ALLOWED.

• Note the carbons that change their hybridization from sp2 to sp3.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-58

• Similar to a Diels‐Alder ([4+2] cycloaddition), the reaction below is a [2+2] cycloaddition.

• Draw a reasonable concerted mechanism.

• Unless the reaction is symmetry‐allowed, the process will not occur, so let’s analyze the MOs.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-59

• The LUMO of one reactant must overlap with the HOMO of the other.

• WHY can’t both of the HOMOs interact together?

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-60

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• The phases of the HOMO and LUMO cannot line up to give effective overlap, so the reaction is SYMMETRY‐FORBIDEN.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-61

• [2+2] cycloadditions are only possible when light is used to excite an electron. 

• Draw a picture that shows how the reaction is now symmetry allowed.

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.20.

17.8 MO Description of Cycloadditions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-62

• Determine how the number of σ and π bonds change for the representative electrocyclic reactions below.

• Explain why the equilibriums favor either products or reactants in the examples above.

17.9 Electrocyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-63

• When substituents are present on the terminal carbons, stereoisomers are possible.

• Note that the use of light vs. heat gives different products.

17.9 Electrocyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-64

• Often the energy present at room temperature is sufficient to promote thermal electrocyclic reactions.

• Note that with the use of heat, the configuration of the reactant determines the product formed.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• The symmetry of the HOMO determines the outcome.

• The terminal carbons rotate as they become sp3

hybridized and lobes that are in phase overlap.

17.9 Electrocyclic Reactions

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-66

Page 12: 17-1 Klein, Organic Chemistry 1e 17-2 Klein, Organic ... · 17.5 Thermodynamic Control vs. ... 40 C° ° • Many polymerization reactions rely on 1,4 addition. • Give a reasonable

• The terminal carbons rotate as they become sp3

hybridized and lobes that are in phase overlap. 

• DISROTATORY rotation (one rotates clockwise and the other counterclockwise) gives the cis product.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• Use MO theory to explain the products for the reactions below.

• Will DISROTATORY or CONROTATORY rotation be necessary?

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.21.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• Predict the major product for the reaction below. Pay close attention to stereochemistry.

17.9 Electrocyclic Reactions

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Heat

• Under photochemical conditions, light energy excites an electron from the HOMO to the LUMO.

• What was the LUMO becomes the new HOMO.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• Will the new excited HOMO react via a disrotatory or conrotatory mode?

• Draw the expected product.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• Make the same MO analysis to predict the symmetry‐allowed product for the reaction below. Pay close attention to stereochemistry.

17.9 Electrocyclic Reactions

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Light

Page 13: 17-1 Klein, Organic Chemistry 1e 17-2 Klein, Organic ... · 17.5 Thermodynamic Control vs. ... 40 C° ° • Many polymerization reactions rely on 1,4 addition. • Give a reasonable

• The disrotatory nature of the photochemical [2+2] electrocyclic ring‐closing is difficult to observe directly because the thermodynamics favor ring opening.

• The ring‐opening reaction gives products that result from disrotatory rotation. Predict products below.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• The Woodward‐Hoffmann rules for thermal and photochemical electrocyclic reactions are found in Table 17.2.

• Practice with SKILLBUILDER 17.4.

17.9 Electrocyclic Reactions

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• SIGMATROPIC REARRANGEMENT is a pericyclic reaction in which one sigma bond is replaced with another. 

• Note that the pi bonds switch locations.

17.10 Sigmatropic Rearrangements

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• The notation for sigmatropic rearrangements is different from reactions we have seen so far.

• Count the number of atoms on each side of the sigma bonds that are breaking and forming.

• This is a [3,3] sigmatropic rearrangement. 

17.10 Sigmatropic Rearrangements

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• The reaction below is a [1,5] sigmatropic rearrangement.

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.25.

17.10 Sigmatropic Rearrangements

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• The Cope rearrangement is a [3,3] sigmatropic reaction in which all six atoms in the cyclic transition state are CARBONS.

• In general, what factors affect the spontaneity of the reaction (product favored vs. reactant favored)?

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.26.

17.10 Sigmatropic Rearrangements

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• The Claisen rearrangement is a [3,3] sigmatropic reaction in which one of the six atoms in the cyclic transition state is an OXYGEN.

• In general, what factors affect the spontaneity of the reaction?

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINTs 17.27 and 17.28.

17.10 Sigmatropic Rearrangements

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• Two pericyclic reactions occur in the biosynthesis of vitamin D.

17.10 Sigmatropic Rearrangements

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• If light with the NECESSARY ENERGY strikes a compound with pi bonds, an electron will be excited from the HOMO to the LUMO.

• Light energy is converted into potential energy.

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• In general, the NECESSARY ENERGY to excite an electron from π π* (HOMO to LUMO) is either in the UV or visible region of the spectrum.

• What might happen after the electron is excited?

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• UV‐Visible (UV‐Vis) spectroscopy gives structural information about molecules:– A beam of light (200‐800 nm) is split in two.

– Half of the beam travels through a cuvette with the analyte in solution.

– The other half of the beam travels through a cuvette with just the solvent (used as a negative control).

– The intensities of light that pass through the cuvettes are compared to determine how much light is absorbed by the analyte.

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• UV‐Visible (UV‐Vis) spectroscopy gives structural information about molecules:

– The resulting data is plotted to give a UV‐Vis absorption spectrum.

– Compounds require specific wavelengths of energy to excite. WHY?

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• More conjugation gives a smaller π π* energy gap.

• The smaller the energy gap, the greater the lambda max (λmax).

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• The group of atoms responsible for absorbing UV‐Vis light is 

known as the chromophore.

• Woodward and Fieser developed rules to predict λmaxfor chromophore starting with butadiene as the base.

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• Woodward and Fieser developed rules to predict λmaxfor chromophore starting with butadiene as the base.

• The Woodward‐Fieser rules are a guide to ESTIMATEλmax.

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• Practice with SKILLBUILDER 17.4.

17.11 UV‐Vis Spectroscopy

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• The visible region of the spectrum (400‐700 nm) is lower energy than UV radiation.

• Lycopene is responsible for the red color of tomatoes.

• β‐carotene is responsible for the orange color of carrots.

17.12 Color

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• The color observed by your eyes will be the opposite of what is required to cause the π π* excitation. WHY?

• Practice with CONCEPTUAL CHECKPOINT 17.31.

17.12 Color

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• Bleaching agents generally work by breaking up conjugation through an addition reaction.

• Destroying long range conjugation destroys the ability to absorb colored light. WHY?

• Does bleach actually remove stains?

17.12 Color

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• Rods and cones are photosensitive cells: – Rods are the dominant receptor in dim lighting. Owls have 

only rods allowing them to see well at night.

– Cones are responsible for detection of color. Pigeons have only cones providing sensitive daytime vision.

• Rhodopsin is the light‐sensitive compound in rods.

17.13 Chemistry of Vision

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• Sources of 11‐cis‐retinal include vitamin A and β‐carotene.

17.13 Chemistry of Vision

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• When rhodopsin is excited photochemically, a change in shape occurs that causes a release of Ca2+ ions.

• The Ca2+ ions block channels through which billions of Na+ ions generally travel each second.

• The decrease of Na+ ion flow culminates in a nerve impulse to the brain.

• Our eyes are extremely sensitive.– Just a few photons can cause a 

nerve impulse.

17.13 Chemistry of Vision

Copyright 2012 John Wiley & Sons, Inc. Klein, Organic Chemistry 1e17-94