Wetenschapsforum

Diels-Alderreacties behoren tot het standaard gereedschap van de organisch syntheticus. Deze reactie werd in het begin van de vorige eeuw ontdekt door Otto Diels en Kurt Alder (beiden Nobelprijs Scheikunde 1950) en is buitengewoon nuttig gebleken gezien hiermee op eenvoudige wijze een cyclohexeenring kan worden gevormd: een basisstructuur die in veel nuttige chemicaliën voorkomt. De reactie gaat door tussen een gesubstiueerd butadieen en een zgn. "diënofiel", bijvoorbeeld een alkeen.

De conventionele DA-reactie en de nieuwe hexadehydro-variant (bron: onderstaande publicatie).


In de loop der jaren zijn een reeks varianten op de reactie beschreven: het dieen of diënofiel kan ook bestaan uit andere atomen dan alleen koolstof, en dubbele bindingen in dieen en diënofiel kunnen worden vervangen door drievoudige bindingen. In dit veld beschrijven onderzoekers uit de VS een nieuwe, "extreme" variant die zij de hexadehydro-Diels-Alderreactie doopten. Het gaat hier om een reactie waar alle dubbele bindigen in dieen en diënofiel zijn vervangen door drievoudige bindingen. (Men kan dus spreken van de reactie tussen een "diyn" en een "diynofiel".) Het interessantste punt aan deze ontdekking is dat hiermee op relatief eenvoudige wijze een zgn. Benzyn kan worden gevormd.

In één stap kan een complexe structuur worden opgebouwd door eerst een hexadehydro-Diels-Alderreactie uit te voeren, waarna het gevormde benzyn wordt "getrapt" in een reactie met één van zijn zijgroepen. (TMS = trimethylsilyl en TBS = tert-butyldimethylsilyl.)


Benzyn kan worden omschreven als benzeen met een drievoudige binding. Het is bekend dat een drievoudige binding lineair het meest stabiel is, wat het onmogelijk maakt om deze fatsoenlijk in een zesring in te bouwen. Benzyn is dan ook zeer reactief, maar dat is juist het interessante aan moleculen die deze structuur bevatten. Benzynen kunnen in additiereacties een synthetische weg vormen naar een reeks moleculen die anders zeer moeilijk te maken zijn. Het moet worden opgemerkt dat omdat benzyn zo reactief is, het niet kan worden geïsoleerd: eens gevormd zal het snel verder reageren, dit type reacties wordt het "trappen" van het benzyn genoemd. Met dit principe gingen de onderzoekers aan de slag: ze voerden Diels-Alderreacties uit tussen diynen en dynofielen met groepen die verder konden reageren met het gevormde reactieve benzyn. Zo slaagden ze erin om zeer efficiënt op relatief eenvoudige wijze complexe moleculen te synthetiseren.


Publicatie:

Hoye, T. R. et al The hexadehydro-Diels–Alder reaction Nature 2012, 490, 208, DOI: 10.1038/nature11518