Kleine Ringe erweitern: Auf die Spannung kommt es an

Die kleinsten und damit gespanntesten Kohlenstoffzyklen sind das Cyclopropan und das Cyclobutan. Mit ihren Gesamtringspannungen von 115 bzw. 101 kJ·mol—1 sind sie für Ringöffnungs- und Ringerweiterungsreaktionen prädestiniert. Dass Cyclopropane trotz ihrer hohen Ringspannung doch einigermaßen stabil sind, erklärt am besten das Walsh-Modell.¹ Es geht von sp2-hybridisierten Kohlenstoffatomen aus — untermauert durch die 1JCH-Kopplungskonstanten von etwa 160 Hz und die Ähnlichkeit zur Reaktivität von Olefinen. Dennoch sind Cyclopropane — insbesondere wenn sie Reste wie Donor-Akzeptor-Substituenten tragen oder Übergangsmetalle ihre Reaktion katalysieren — sehr reaktiv und neigen zu spannungsabbauenden Reaktionen. Die auf diese Weise schnell zugänglichen, größeren Carbo- oder Heterozyklen machen Cyclopropane zu nützlichen Substraten in der Synthese.² Auch das höhere Homologe, das Cyclobutan, geht leicht Ringerweiterungsreaktionen ein. In jüngerer Zeit haben auch Vierringsysteme, deren Ringspannung für Folgereaktionen benutzt wird, an Bedeutung gewonnen.

Donor-Akzeptor-Substitution

Ein elektronenschiebender (Donor, D) und ein elektronenziehende

Blickpunkt