Эндо- и экзо-продукты — Органическая химия для олимпиад

Эндо- и экзо-продукты

8 заданий

Правило эндо

linkОпора

Бициклы из урока 161 добавляют ещё одну стереохимическую деталь. Заместитель диенофила может оказаться либо под новой двойной связью бицикла (эндо-положение), либо со стороны одноатомного мостика (экзо-положение), и реакция предпочитает первый вариант.

Как предсказать эндо-продукт

  1. Нарисуйте диенофил под диеном так, чтобы его акцепторные группы (C=O, CN) были под π-системой диена.
  2. Такое переходное состояние ниже: дополнительное перекрывание π-орбиталей (вторичные взаимодействия).
  3. В продукте эти группы направлены к новой двойной связи — эндо; противоположная ориентация (к мостику \(\ce{CH2}\)) — экзо.
  4. Эндо — кинетический продукт; экзо — термодинамический.
Циклопентадиен и малеиновый ангидрид: эндо- и экзо-аддукты
Циклопентадиен и малеиновый ангидрид: эндо- и экзо-аддукты

Примеры

1. Циклопентадиен и малеиновый ангидрид. При комнатной температуре получается почти только эндо-аддукт: обе карбонильные группы направлены к новой двойной связи.

Циклопентадиен и малеиновый ангидрид: эндо- и экзо-аддукты
Циклопентадиен и малеиновый ангидрид: эндо- и экзо-аддукты

2. Дициклопентадиен. Димер циклопентадиена из урока 160 — тоже эндо-аддукт: кольцо второй молекулы лежит под двойной связью первой.

дициклопентадиен: эндо-димер
дициклопентадиен: эндо-димер
Правило эндо работает и при димеризации

3. Циклопентадиен и акролеин. Альдегидная группа встаёт в эндо-положение: продукт — эндо-бицикло[2.2.1]гепт-5-ен-2-карбальдегид.

Акцепторная группа диенофила располагается под π-системой диена
Акцепторная группа диенофила располагается под π-системой диена

errorЭндо — не «внутри цикла»

Слово «эндо» означает, что заместитель направлен в сторону новой двойной связи бицикла, а «экзо» — в сторону короткого мостика \(\ce{CH2}\). Ни тот ни другой заместитель не находится «внутри» кольца; речь только о том, к какому из двух мостиков он ближе.

edit_noteПопробуйте сами

Какой аддукт даст циклопентадиен с метилвинилкетоном при 0 °C?

expand_moreПоказать решение

Эндо: ацетильная группа — под новой двойной связью.

Эндо, экзо и кинетика

Эндо и экзо — ещё один пример конкуренции скорости и устойчивости из урока 159. Эндо-аддукт образуется быстрее из-за дополнительного перекрывания орбиталей в переходном состоянии, а экзо-аддукт устойчивее, потому что в нём меньше стерическое отталкивание между заместителем и мостиком.

Как рассуждать об эндо/экзо

  1. Экзо устойчивее: меньше пространственных затруднений у заместителей.
  2. Эндо быстрее: вторичные орбитальные взаимодействия.
  3. Условия: низкая температура, короткое время — эндо; нагревание, обратимость — экзо.
  4. Открытые диены эндо/экзо в продукте не показывают так явно — правило проявляется в относительной конфигурации заместителей.
\[\text{эндо-аддукт} \;\overset{t}{\rightleftharpoons}\; \ce{C5H6 + C4H2O3} \;\overset{t}{\rightleftharpoons}\; \text{экзо-аддукт}\]

Примеры

1. Долгое кипячение. Аддукт циклопентадиена с малеиновым ангидридом при нагревании распадается обратно (ретро-реакция) и собирается заново; в конце концов накапливается устойчивый экзо-изомер.

\[\text{эндо-аддукт} \;\overset{t}{\rightleftharpoons}\; \ce{C5H6 + C4H2O3} \;\overset{t}{\rightleftharpoons}\; \text{экзо-аддукт}\]

2. 0 °C, короткое время. В тех же реагентах при охлаждении получается 98 % эндо-аддукта: реакция необратима, и побеждает тот продукт, к которому ниже барьер.

\[\ce{C5H6 + C4H2O3 ->[0\ ^\circ C] \text{эндо-аддукт}\ (98\ \%)}\]

errorВсё решает обратимость

Если аддукт легко распадается обратно уже при мягком нагревании, как аддукты фурана, в смеси накапливается экзо-изомер даже без долгого кипячения. Прежде чем отвечать «эндо», проверьте, не обратима ли реакция в данных условиях.

edit_noteПопробуйте сами

Какой аддукт циклопентадиена с акрилонитрилом преобладает после долгого кипячения?

expand_moreПоказать решение

Экзо: реакция становится обратимой — термодинамический контроль.

push_pinГлавное

В бициклическом аддукте заместители диенофила могут быть направлены к новой двойной связи (эндо, «под крышу») или к мостику (экзо). Кинетически выгоден эндо-аддукт: в переходном состоянии π-системы акцепторных групп диенофила перекрываются с π-системой диена (вторичные орбитальные взаимодействия). Экзо-аддукт устойчивее и преобладает при длительном нагревании (термодинамический контроль).

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.