s-順式二烯

一個共軛二烯可以繞它中央的單鍵旋轉,把自己折成兩種樣子,就像一把帶鉸鏈的尺子開合擺動。當兩個雙鍵指向同一側時,二烯處於s-順式;當它們指向相反兩側時,則是s-反式。那個小小的's'代表'單鍵(single bond)'——它提醒你,這兩種排布只因繞那根中央單(σ)鍵旋轉而不同,並沒有斷開任何東西。

把1,3-丁二烯畫成平面來想象。在s-反式形態中,兩個CH2端盡可能遠離,分處C2-C3鍵的兩側——這通常是更穩定、能量更低的形態,因為笨重的兩端互相避讓。繞那根中央鍵旋轉180度,你就到了s-順式形態,兩個雙鍵都捲向同一側,兩端的碳彼此靠近,幾乎圍成一個'U'形。二者在室溫下容易互變,因為旋轉一根單鍵耗能很小;大多數無環二烯大部分時間處於s-反式,但需要時可翻成s-順式。

為什麼這件事如此要緊?因為狄爾斯-阿爾德反應絕對要求二烯處於s-順式形態——只有那樣,兩端才指向同一方向、足夠靠近,得以同時伸過去與親二烯體的兩端成鍵。一個卡在s-反式形態、或被環剛性鎖在s-反式的二烯,根本無法發生狄爾斯-阿爾德反應。反之,被鎖定為s-順式的二烯(如環戊二烯,環把U形永久固定)是極其活潑的二烯。s-順式要求是周環化學中最易考、最實用的事實之一。