Reglas de Woodward-Hoffmann para niños
Las reglas de Woodward-Hoffmann, propuestas por Robert Burns Woodward y Roald Hoffmann, son un conjunto de reglas en química orgánica que predicen la estereoquímica de las reacciones pericíclicas, basándose en la simetría de los orbitales. Estas incluyen a las reacciones electrocíclicas, cicloadiciones, y reacciones sigmatrópicas. Por este trabajo, en 1981 Hoffmann fue galardonado con el Premio Nobel de Química, compartiéndolo con Kenichi Fukui, quien desarrolló un modelo similar, mientras que Woodward había muerto dos años antes, por lo que no era elegible para ganar el que hubiera sido su segundo Premio Nobel de Química.
Reacción electrocíclica
Las reglas se aplican a la estereoespecificidad de las reacciones electrocíclica de apertura de anillo y cierre de anillo en el extremo de los polienos conjugados de cadena abierta, tanto por aplicación de calor (reacciones térmicas) o por aplicación de luz (reacciones fotoquímicas). En la publicación original de 1965, fueron establecidas tres reglas como:
- En un sistema de cadena abierta que contiene 4n electrones, la simetría de orbital del orbital molecular ocupado más alto en el estado fundamental es tal que una interacción enlazante entre los extremos debe involucrar el traslape entre las regiones de los orbitales en caras opuestas del sistema, y esto puede lograrse solamente mediante un proceso conrotatorio. Un ejemplo de este tipo de reacción es la reacción de ciclización de Nazarov de las divinilcetonas.
- En sistemas abiertos que contienen 4n + 2 electrones, la interacción terminal de enlace entre moléculas en estado basal requiere el traslape de las regiones de los orbitales de la misma cara del sistema, y esto es alcanzable solo por desplazamientos disrotatorios.
- En una reacción fotoquímica, un electrón en el HOMO del reactante es promovido a un estado excitado, conduciendo a la inversión de las relaciones de simetría terminal, y la inversión de la estereoespecificidad.
Se dice que las reacciones orgánicas que obedecen estas reglas están permitidas por la simetría. Las reacciones que toman el curso contrario son prohibidas por la simetría y requieren mucha más energía para que tengan lugar, si es que llegan a darse.
Las reglas predicen el desenlace de varias reacciones en el estado basal:
- Catión ciclopropilo - catión alilo: disrotatorio
- Radical ciclopropilo - radical alilo: conrotatorio
- Anión ciclopropilo - anión alilo: conrotatorio
- Catión ciclopentadienilo - catión pentadienilo: conrotatorio.
Las reglas mostradas son apoyadas por cálculos teóricos usando el método de Hückel extendido. Por ejemplo, la energía de activación requerida para el la reacción térmica de cierre de anillo del butadieno puede ser calculada como una función de los ángulos de enlace C-C-C, manteniendo las otras variables constantes. Los ángulos mayores de 117° muestran una ligera preferencia para una reacción disrotatoria, pero con ángulos menores se prefiere una reacción conrotatoria.
Una publicación reciente describe cómo puede usarse la tensión mecánica para reformar la trayectoria de una reacción química, para conducir a productos que aparentemente violan las reglas de Woodward-Hoffmann.
Véase también
En inglés: Woodward–Hoffmann rules Facts for Kids
- Reglas de Woodward-Fieser para calcular las absorciones UV
