(2+2)-Cycloaddition
# (2+2)-Cycloaddition

Eine [2+2]-Cycloaddition (auch 1,2-Cycloaddition) ist die photochemische Bildung von Cyclobutan bzw. Cyclobutan-Derivaten aus Alkenen, die eine aktivierte Doppelbindung aufweisen. Dazu zählen Ketene, Allene, Zimtsäuren, Fluor- bzw. Chlorfluorethylene. Die Stereochemie lässt sich mithilfe der Woodward-Hoffmann-Regeln über die Orbitalsymmetrie voraussagen. Man unterscheidet hier grundsätzlich zwischen thermisch erlaubten und photochemisch erlaubten [2+2]-Cycloadditionen.

## Thermische [2+2]-Cycloaddition

Thermische Cycloadditionen laufen über drei Wege ab: konzertiert, radikalisch oder ionisch. Bei einem radikalischen oder ionischen Reaktionsverlauf spielt im Gegensatz zum konzertierten Reaktionsverlauf die Orbitalsymmetrie keine Rolle, sondern dieser wird durch Regeln wie sie auch für nicht-Cycloadditionen gelten bestimmt (Cramsche Regel, Felkin-Anh-Regel, Bürgi-Dunitz-Winkel und die Baldwin-Regeln). Währenddessen spielt zwar beim radikalischen Verlauf die Energielage der beteiligten SOMO (Single Occupied Molecular Orbital) oder erstes halbbesetztes Orbital eine Rolle, aber nur im Sinne des HSAB-Konzeptes und nicht die Symmetrie. Es gibt wenige Beispiele für thermische konzertierte Cycloadditionen, wo die Einhaltung Orbitalsymmetrie durch einen antarafacialen Ringschluss erreicht werden ([π2s+π2a]).

## Photochemische [2+2]-Cycloadditionen

Die meisten konzertierten [2+2]-Cycloadditionen sind photochemisch erlaubte, elektrocyclische Reaktionen und werden über die Woodward-Hoffmann-Regeln beschrieben. Die Stereochemie lässt sich hier darüber vorhersagen. Es handelt sich hier um eine [π2σ+π2σ]-Cycloaddition und der Ringschluss der Orbitale erfolgt suprafacial.

## Beispiele

Eine Namensreaktion, deren Mechanismus man als [2+2]-Cycloaddition beschreiben kann, ist die Paternò-Büchi-Reaktion. Dagegen ist Reaktionsmechanismus der Wittig-Reaktion eine ionische Cycloadditionsreaktion.

