有機人名反應——Diels-Alder（狄爾斯–阿爾德）環加成反應！

Diels–Alder反應
雙烯加成反應
環加成
狄爾斯–阿爾德反應

摩熵化學 2025/10/19

Diels–Alder反應（D-A反應），又叫狄爾斯–阿爾德反應、雙烯加成反應，是一種環加成反應，共軛雙烯與取代烯烴（一般稱為親雙烯體）反應生成取代環己烯。它是共軛二烯烴和某些具有碳碳雙鍵、三鍵的不飽和化合物進行1,4-加成，生成六元環狀化合物的反應。

Diels-Alder反應的反應物分成兩部分，一部分提供共軛雙烯，稱為雙烯體，另一部分提供不飽和鍵，稱為親雙烯體。改變共軛雙烯和親雙烯體的結構，可以得到多種類型的化合物，并且許多反應在室溫或在溶劑中加熱即可進行，產率也比較高，是合成六元環化物的重要方法。

即使新形成的環之中的一些原子不是碳原子，這個反應也可以繼續進行。一些Diels–Alder反應是可逆的，這樣的環分解反應叫做逆Diels–Alder反應（retro-Diels–Alder）。在逆D-A反應中，不飽和六元環分解產生二烯和親二烯體。

1928年德國化學家奧托·迪爾斯（Otto Paul Hermann Diels）和他的學生庫爾特·阿爾德（Kurt Alder）首次發現和記載這種新型反應，他們也因此獲得1950年的諾貝爾化學獎。

反應定義

[4 + 2] concerted pericyclic reaction between dienophiles and conjugated dienes for the generation of six-membered rings

圖片來源：摩熵化學（MolAid）

反應機理

圖片來源：摩熵化學（MolAid）

Diels-Alder反應是一步完成的，新的σ鍵和π鍵的生成和舊的π鍵的斷裂是同步進行的。反應時，反應物分子彼此靠近互相作用，形成一個環狀過渡態，然后逐漸轉化為產物分子。也即舊鍵的斷裂和新鍵的形成是相互協調地在同一步驟中完成的。具有這種特點的反應稱為協同反應。

在協同反應中，沒有活性中間體如碳正離子、碳負離子、自由基等產生。雙烯體具有共軛雙鍵，可以是開鏈的或環狀的，可以連有各種取代基。但它必須具有s-順構象或者可以由s-反構象轉變為s-順構象（如下圖)，其中s指的是兩個π鍵中間的單鍵。親雙烯體只有一個π鍵參與反應。

協同反應的機理要求雙烯體的兩個雙鍵必須取s-順式構象，如下面的(i)～(v)。s-反式的雙烯體不能發生該類反應，如(v)、(vi)。

空同位阻因素対Diels-Alder反應的影響較大，有些雙烯體的兩個雙鍵呈然是s-順式構象，但由于1,4-位取代基的位阻較大，如(vii)，也不能發生該類反應。2, 3位有取代基的共軛體系對Diels-Alder反應不形成位阻，合適的取代基還能促使雙烯體取s-順式構象，此時對反應有利。

反應按協同反應順式加成來進行的，優先生成endo加成產物（endo規則）。通常電子要求型的情況下二次軌道相互作用大致能解釋這一規則，但endo/exo選擇性也受立體影響，根據不同底物，完全選擇生成exo產物的例子也有報道。除此之外分子內的Diels-Alder反應由于環狀結構固定，構型自由度較低，也不完全適用endo規則。

D-A環加成的合成價值歸因于以下特征：

1）它可以在一個步驟中創造四個立體中心;

2）如果不對稱二烯和親雙烯體反應，它是高區域選擇性和高立體專一性的;

3）區域異構體主要是 “鄰” 位和 “對” 位產物，而不是 “間” 位產物;

4）如果使用二取代的順式（Z）烯烴，產物中兩個取代基的立體化學將是順式的；當使用（E）烯烴時，產物中的立體化學將是反式的;

5）二烯中的立體化學信息（E或Z）也轉移到產物中;

6）主要產物是內加成物;

7）使用合適的手性催化劑，可使環加成有對映選擇性;

8）可以一步產生具有確定立體化學的多環。

合成應用

分子內Diels-Alder環加成是一種非常強大的合成工具，因為它可以在一個步驟中產生分子復雜性。S.Antus及其同事通過使用高價碘試劑（例如，PIDA）使鄰甲氧基苯酚去芳構化得到了環己-2,4-二烯酮反應物。這些二烯酮迅速二聚，得到重度取代的復雜三環化合物。 2,6-二甲氧基-4-烯丙基苯酚與PIDA /甲醇的去芳構化使得在一個步驟中形成了天然產物細辛酮。

D.L.Boger實驗室完成了Rubroloneaglycon全合成，這是正在進行的探索環丙烯酮縮酮環加成反應的研究的一部分。七元碳環產生的關鍵步驟是富電子二烯與張力很大的親二烯體的分子間Diels-Alder反應。環加成以極好的收率（97％）和完全的非對映選擇性進行。

E.J. Corey等人對eunicenoneA進行映選擇性和立體控制全合成的關鍵步驟是高效的手性路易斯酸催化的分子間Diels-Alder環加成反應。二烯組分與5當量的2-溴丙烯醛和0.5當量的手性惡唑硼烷催化劑在CH2Cl2中于-78℃下混合48小時，該反應得到80％的所需環加成物，ee值97％，endo/exo值為98：2。