Jelaskan Mekanisme reaksi dari Reaksi Diels–Alder

Reaksi ini merupakan contoh dari reaksi perisiklik serentak. Reaksi ini diyakini terjadi melalui satu keadaan transisi siklis, tanpa keadaan antara yang dihasilkan selama reaksi berlangsung. Dengan demikian, reaksi Diels-Alder diatur oleh pertimbangan simetri orbital: diklasifikasikan sebagai siklisasi [4πS+2πS], menunjukkan bahwa reaksi ini berjalan melalui interaksi suprafasial/suprafasial dari sistem elektron 4π (struktur diena) dengan sistem elektron 2π (struktur dienofil), suatu interaksi yang secara termal dibolehkan sebagai sikloadisi 4n+2.

Pertimbangan orbital molekul frontier (FMO) reaktan membuatnya menjadi polos. Tercatat bahwa untuk reaksi permintaan elektron 'Diels-Alder' yang normal (normal demand), diena kaya Ψ2 adalah orbital molekul yang diduduki tertinggi (HOMO) sedangkan dienofil kekurangan elektron adalah orbital molekul kosong yang paling rendah (LUMO). Namun, kesenjangan energi HOMO-LUMO sedemikian rupa sehingga peran dapat dibalik dengan mengganti pola substitusi: yaitu diena Ψ3 dapat dianggap sebagai LUMO jika substituen penarik elektron (EWG) membuatnya cukup kekurangan elektron dan gugus penyumbang elektron (EDG) meningkatkan energi orbital π dienofil yang terisi cukup untuk menjadikannya sebagai HOMO. Skenario seperti ini disebut permintaan invers elektron Diels-Alder (inverse demand). Terlepas dari situasinya, komponen HOMO dan LUMO berada dalam fase dan hasil interaksi ikatan seperti dapat dilihat pada diagram di bawah ini. Karena reaktan berada dalam keadaan dasar, reaksi dimulai secara termal dan tidak memerlukan aktivasi oleh cahaya.

"Pendapat yang berlaku" adalah bahwa kebanyakan reaksi Diels–Alder terjadi melalui mekanisme serentak; hal tersebut, bagaimanapun, telah benar-benar diperebutkan. Terlepas dari kenyataan bahwa sebagian besar reaksi Diels-Alder menunjukkan stereospesifik, adisi sin dari dua komponen, intermediet direktif telah didalilkan (dan didukung dengan bukti komputasional) dengan alasan bahwa stereospesifisitas yang diamati tidak mengesampingkan penambahan dua tahap yang melibatkan perantara yang menuju ke arah produk lebih cepat daripada yang dapat diputar untuk memungkinkan pembalikan stereokimia.

Terdapat peningkatan laju reaksi yang mencolok ketika reaksi Diels-Alder tertentu dilakukan dalam pelarut organik polar seperti dimetilformamida dan etilen glikol. dan bahkan dalam air. Reaksi siklopentadiena dan butenon misalnya 700 kali lebih cepat dalam air relatif terhadap 2,2,4-trimetilpentana sebagai pelarut. Beberapa penjelasan untuk efek ini telah diusulkan, seperti peningkatan konsentrasi efektif karena pengemasan hidrofobik atau stabilisasi ikatan hidrogen dari keadaan transisi.