1,3-Dipolar cycloaddition
1, 3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन 1,3-द्विध्रुव और एक द्विध्रुवीय के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जिससे पाँच सदस्यीय वलय बनता है। सबसे पहले 1,3-द्विध्रुवीय चक्रवातों का वर्णन 19वीं शताब्दी के अंत से 20वीं शताब्दी की शुरुआत में 1,3-द्विध्रुवों की खोज के बाद किया गया था। मुख्य रूप से रॉल्फ ह्यूसजेन के काम के माध्यम से 1960 के दशक में यांत्रिक जांच और कृत्रिम अनुप्रयोग स्थापित किए गए थे। इसलिए, प्रतिक्रिया को कभी-कभी हुइजेन साइक्लोऑडिशन के रूप में संदर्भित किया जाता है (इस शब्द का उपयोग अक्सर 1,2,3-ट्राइज़ोल उत्पन्न करने के लिए एक कार्बनिक एज़ाइड और एक एल्काइन के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन का विशेष रूप से वर्णन करने के लिए किया जाता है)। 1, 3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन पाँच-सदस्यीय विषमकोशिकाओं और उनके वलय-खुले एसाइक्लिक व्युत्पन्नों के क्षेत्रीय और स्टीरियोसेलेक्टिव संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण मार्ग है। द्विध्रुवीय आम तौर पर एक एल्कीन या एल्काइन होता है, लेकिन अन्य पाई प्रणालियाँ भी हो सकती हैं। जब द्विध्रुवीय एक एल्काइन होता है, तो सुगंधित वलय आम तौर पर उत्पन्न होते हैं। मूल रूप से दो प्रस्तावित तंत्र 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन का वर्णन करते हैंः पहला, रॉल्फ ह्यूसजेन द्वारा प्रस्तावित समेकित पेरिसाइक्लिक साइक्लोडेशन तंत्र; और दूसरा, फायरस्टोन द्वारा प्रस्तावित एक डिराडिकल मध्यवर्ती को शामिल करने वाला चरणबद्ध तंत्र। बहुत बहस के बाद, पूर्व प्रस्ताव अब आम तौर पर स्वीकार किया जाता है-1,3-द्विध्रुव एक थर्मल छह-इलेक्ट्रॉन हकल सुगंधित संक्रमण अवस्था के माध्यम से एक समेकित, अक्सर अतुल्यकालिक, और समरूपता-अनुमत π4s + π2s फैशन में द्विध्रुवीय के साथ प्रतिक्रिया करता है। हालांकि, थियोकार्बोनिल यलाइड्स की उत्प्रेरक-मुक्त 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोऑडिशन प्रतिक्रियाओं के लिए एक चरणबद्ध तंत्र के कुछ उदाहरण मौजूद हैं, और नाइट्राइल ऑक्साइड पेरिसाइक्लिक तंत्र ह्यूसजेन ने 1,3-द्विध्रुवीय डायज़ो यौगिकों और विभिन्न द्विध्रुवीय एल्कीन के बीच साइक्लोऑडिशन की एक श्रृंखला की जांच की। निम्नलिखित अवलोकन ठोस पेरीसाइक्लिक तंत्र का समर्थन करते हैं, और चरणबद्ध डिराडिकल या चरणबद्ध ध्रुवीय मार्ग का खंडन करते हैं। प्रतिस्थापन प्रभावः द्विध्रुव पर विभिन्न प्रतिस्थापन साइक्लोअडिशन दर पर एक बड़ा प्रभाव प्रदर्शित नहीं करते हैं, यह सुझाव देते हुए कि प्रतिक्रिया में एक चार्ज-सेपरेटेड मध्यवर्ती शामिल नहीं है। विलायक प्रभावः विलायक ध्रुवीयता का साइक्लोअडिशन दर पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, पेरिसाइक्लिक तंत्र के अनुरूप जहां ध्रुवीयता अभिकारकों से संक्रमण अवस्था में जाने में बहुत अधिक नहीं बदलती है। स्टीरियोकेमिस्ट्रीः 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोऑडिशन हमेशा द्विध्रुवीय के संबंध में रूढ़िवादी होते हैं (यानी, सिं-उत्पाद देने वाले सिस-एल्कीन), जो ठोस पेरिसाइक्लिक तंत्र का समर्थन करते हैं जिसमें दो सिग्मा बंधन एक साथ बनते हैं। ऊष्मागतिकी मापदंडः 1,3-द्विध्रुवीय चक्रवातों में डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया के समान सक्रियण की एक असामान्य रूप से बड़ी नकारात्मक एन्ट्रापी होती है, जो यह सुझाव देती है कि संक्रमण अवस्था अत्यधिक क्रमबद्ध है, जो ठोस पेरिसाइक्लिक प्रतिक्रियाओं का एक संकेत है। 1, 3-द्विध्रुव ए 1,3-द्विध्रुव एक कार्बनिक अणु है जिसे या तो एक एलिल-प्रकार या एक प्रोपर्जिल/एलेनाइल-प्रकार ज्विटेरियोनिक ऑक्टेट/सेक्सटेट संरचनाओं के रूप में दर्शाया जा सकता है। दोनों प्रकार के 1,3-द्विध्रुव तीन परमाणुओं पर π-प्रणाली में चार इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। एलिल-प्रकार मुड़ा हुआ है जबकि ज्यामिति में प्रोपर्जिल/एलेनाइल-प्रकार रैखिक है। सल्फर या फॉस्फोरस जैसे उच्च-पंक्ति तत्वों वाले 1,3-द्विध्रुव भी ज्ञात हैं, लेकिन इनका नियमित रूप से कम उपयोग किया जाता है। 1, 3-द्विध्रुव के किसी भी टर्मिनस पर नकारात्मक और सकारात्मक दोनों आवेशों को स्थानांतरित करने के लिए अनुनाद संरचनाओं को खींचा जा सकता है (नीचे दी गई योजना देखें)। 1, 3-द्विध्रुव पर इलेक्ट्रॉनिक वितरण का वर्णन करने के लिए एक अधिक सटीक विधि प्रायोगिक या सैद्धांतिक डेटा के आधार पर प्रमुख अनुनाद योगदानकर्ता को निर्दिष्ट करना है, जैसे कि द्विध्रुव क्षण माप या गणना। उदाहरण के लिए, डायज़ोमीथेन अंतिम नाइट्रोजन परमाणु पर सबसे बड़ा नकारात्मक चरित्र रखता है, जबकि हाइड्राज़ोइक एसिड आंतरिक नाइट्रोजन परमाणु पर सबसे बड़ा नकारात्मक चरित्र रखता है। नतीजतन, इस अस्पष्टता का मतलब है कि 1,3-द्विध्रुव के सिरों को एक ही समय में न्यूक्लियोफिलिक और इलेक्ट्रोफिलिक दोनों के रूप में माना जा सकता है। प्रत्येक छोर पर न्यूक्लियोफिलिसिटी और इलेक्ट्रोफिलिसिटी की सीमा का मूल्यांकन फ्रंटियर मॉलिक्यूलर ऑर्बिटल्स का उपयोग करके किया जा सकता है, जिसे कम्प्यूटेशनल रूप से प्राप्त किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, परमाणु जो होमो में सबसे बड़ा कक्षीय गुणांक रखता है, न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है, जबकि एल. यू. एम. ओ में इलेक्ट्रोफाइल के रूप में कार्य करता है। सबसे अधिक न्यूक्लियोफिलिक परमाणु आमतौर पर, लेकिन हमेशा नहीं, सबसे अधिक इलेक्ट्रॉन-समृद्ध परमाणु होता है। 1, 3-द्विध्रुवीय चक्रवातों में, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय जोड़ी की पहचान यह निर्धारित करती है कि क्या 1,3-द्विध्रुव का एच. ओ. एम. ओ. या एल. यू. एम. ओ. चरित्र हावी होगा (नीचे सीमांत आणविक कक्षाओं पर चर्चा देखें)। डाइपोलरोफाइल सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले डाइपोलरोफाइल एल्कीन और एल्काइन हैं। कार्बोनिल और इमाइन जैसे हेटेरोआटम युक्त द्विध्रुवीय भी 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन से गुजर सकते हैं। द्विध्रुवीय के अन्य उदाहरणों में फुलरीन और नैनोट्यूब शामिल हैं, जो प्रैटो प्रतिक्रिया में एज़ोमेथाइन इलाइड के साथ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन से गुजर सकते हैं। विलायक प्रभाव 1,3-द्विध्रुवीय चक्रवात बहुत कम विलायक प्रभाव का अनुभव करते हैं क्योंकि अभिकारक और संक्रमण अवस्था दोनों आम तौर पर गैर-ध्रुवीय होते हैं। उदाहरण के लिए, फिनाइल डायज़ोमीथेन और एथिल एक्रिलेट या नॉरबोर्न के बीच प्रतिक्रिया की दर (नीचे दी गई योजना देखें) साइक्लोहेक्सेन से मेथनॉल तक अलग-अलग विलायकों पर केवल थोड़ी बदलती है। 1, 3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन में विलायक प्रभावों की कमी स्पष्ट रूप से एनामीन और डाइमिथाइल डायज़ोमैलोनेट के बीच प्रतिक्रिया में प्रदर्शित होती है (नीचे योजना देखें)। ध्रुवीय प्रतिक्रिया, डायज़ो यौगिक के लिए एन-साइक्लोपेंटेनिल पायरोलिडीन न्यूक्लियोफिलिक जोड़, गैर-ध्रुवीय डेकालिन की तुलना में ध्रुवीय डीएमएसओ में 1,500 गुना तेजी से आगे बढ़ता है। दूसरी ओर, इस प्रतिक्रिया का एक करीबी एनालॉग, एन-साइक्लोहेक्सेनिल पायरोलिडिन 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोऑडिशन से डाइमिथाइल डायज़ोमैलोनेट, डी. एम. एस. ओ. में डेकालिन के सापेक्ष केवल 41 गुना बढ़ जाता है। फ्रंटियर मॉलिक्यूलर ऑर्बिटल थ्योरी 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन पेरिसाइक्लिक प्रतिक्रियाएं हैं, जो देवर-ज़िमरमैन नियमों और वुडवर्ड-हॉफमैन नियमों का पालन करती हैं। देवर-ज़िमरमैन उपचार में, प्रतिक्रिया इस विशेष आणविक कक्षीय आरेख के लिए 5-केंद्र, शून्य-नोड, 6-इलेक्ट्रॉन हकल संक्रमण अवस्था के माध्यम से आगे बढ़ती है। हालांकि, प्रत्येक कक्षीय को यादृच्छिक रूप से एक ही परिणाम पर पहुंचने के लिए एक संकेत सौंपा जा सकता है। वुडवर्ड-हॉफमैन उपचार में, 1,3-द्विध्रुव के सीमांत आणविक कक्षीय (एफ. एम. ओ.) और द्विध्रुवीय समरूपता-अनुमत π4s + π2s तरीके से ओवरलैप करते हैं। इस तरह के कक्षीय ओवरलैप को तीन तरीकों से प्राप्त किया जा सकता हैः प्रकार I, II और III। प्रमुख मार्ग वह है जिसमें सबसे छोटा होमो-लुमो ऊर्जा अंतर होता है। प्रकार I द्विध्रुव में एक ऊँचा होमो होता है जो द्विध्रुवीय के एल. यू. एम. ओ. के साथ अतिव्यापी होता है। इस वर्ग के द्विध्रुव को एच. ओ. एम. ओ.-नियंत्रित द्विध्रुव या न्यूक्लियोफिलिक द्विध्रुव के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसमें एज़ोमेथाइन इलाइड, कार्बोनिल इलाइड, नाइट्राइल इलाइड, एज़ोमेथाइन इमाइन, कार्बोनिल इमाइन और डायज़ोअल्केन शामिल हैं। ये द्विध्रुव आसानी से इलेक्ट्रोफिलिक एल्कीन में जुड़ जाते हैं। द्विध्रुवीय पर इलेक्ट्रॉन-आहरण समूह (ई. डब्ल्यू. जी.) एल. यू. एम. ओ. को कम करके प्रतिक्रिया को तेज करेंगे, जबकि इलेक्ट्रॉन-दान समूह (ई. डी. जी.) एच. ओ. एम. ओ. को ऊपर उठाकर प्रतिक्रिया को कम करेंगे। उदाहरण के लिए, द्विध्रुवीयों की एक श्रृंखला के खिलाफ डायज़ोमीथेन की प्रतिक्रियाशीलता पैमाने को नीचे दी गई योजना में दिखाया गया है। डायज़ोमीथेन इलेक्ट्रॉन-गरीब एथिल एक्रिलेट के साथ इलेक्ट्रॉन समृद्ध ब्यूटाइल विनाइल ईथर की तुलना में दस लाख गुना अधिक तेजी से प्रतिक्रिया करता है। यह प्रकार सामान्य-इलेक्ट्रॉन-मांग डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया जैसा दिखता है, जिसमें डाइन होमो डायनोफाइल लुमो के साथ जुड़ता है। द्विध्रुव का प्रकार II होमो द्विध्रुवीय के लुमो के साथ जोड़ा जा सकता है; वैकल्पिक रूप से, द्विध्रुवीय का होमो द्विध्रुवीय के लुमो के साथ जोड़ा जा सकता है। यह दो-तरफा अंतःक्रिया उत्पन्न होती है क्योंकि दोनों दिशाओं में ऊर्जा का अंतर समान होता है। इस वर्ग के द्विध्रुव को होमो-लुमो-नियंत्रित द्विध्रुव या एम्बिफिलिक द्विध्रुव के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसमें नाइट्राइल इमाइड, नाइट्रोन, कार्बोनिल ऑक्साइड, नाइट्राइल ऑक्साइड और एज़ाइड शामिल हैं। द्विध्रुवीय पर कोई भी प्रतिस्थापन दो परस्पर क्रिया करने वाले कक्षों के बीच ऊर्जा अंतर को कम करके प्रतिक्रिया को तेज करेगा; यानी, एक ई. डब्ल्यू. जी. एल. यू. एम. ओ. को कम करेगा जबकि एक ई. डी. जी. एच. ओ. एम. ओ. को उठाएगा। उदाहरण के लिए, एज़ाइड विभिन्न इलेक्ट्रॉन-समृद्ध और इलेक्ट्रॉन-गरीब द्विध्रुवीय के साथ समान प्रतिक्रियाशीलता के साथ प्रतिक्रिया करते हैं (नीचे प्रतिक्रियाशीलता पैमाना देखें)। प्रकार III द्विध्रुव में एक निचला एल. यू. एम. ओ होता है जो द्विध्रुवीय के एच. ओ. एम. ओ. के साथ अतिव्यापी होता है (आरेख में लाल डैश रेखाओं द्वारा इंगित)। इस वर्ग के द्विध्रुव को एल. यू. एम. ओ.-नियंत्रित द्विध्रुव या इलेक्ट्रोफिलिक द्विध्रुव के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसमें नाइट्रस ऑक्साइड और ओजोन शामिल होते हैं। द्विध्रुवीय पर ई. डब्ल्यू. जी. प्रतिक्रिया को कम करते हैं, जबकि ई. डी. जी. प्रतिक्रिया को तेज करते हैं। उदाहरण के लिए, ओजोन इलेक्ट्रॉन-समृद्ध 2-मिथाइलप्रोपीन के साथ इलेक्ट्रॉन-गरीब टेट्राक्लोरोएथीन की तुलना में लगभग 100,000 गुना तेजी से प्रतिक्रिया करता है (नीचे प्रतिक्रियाशीलता पैमाना देखें)। यह प्रकार व्युत्क्रम इलेक्ट्रॉन-मांग डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया जैसा दिखता है, जिसमें डाइन लुमो डायनोफाइल होमो के साथ जुड़ता है। 1, 3-साइक्लोडेशन जैसी प्रतिक्रियाशीलता समन्वित प्रक्रियाओं के लिए एक अत्यधिक क्रमबद्ध संक्रमण अवस्था (सक्रियण की उच्च नकारात्मक एन्ट्रापी) और केवल मध्यम एन्थैल्पी आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है। प्रतिस्पर्धा प्रतिक्रिया प्रयोगों का उपयोग करते हुए, विभिन्न साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं के लिए जोड़ की सापेक्ष दरें प्रतिक्रियाशीलता के कारकों पर सामान्य निष्कर्ष प्रदान करती पाई गई हैं। संयुग्मन, विशेष रूप से सुगंधित समूहों के साथ, संक्रमण अवस्था के स्थिरीकरण द्वारा प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाता है। संक्रमण के दौरान, दो सिग्मा बंधन अलग-अलग दरों पर बनाए जा रहे हैं, जो संक्रमण अवस्था में आंशिक आवेश उत्पन्न कर सकते हैं जिन्हें संयुग्मित प्रतिस्थापनों में आवेश वितरण द्वारा स्थिर किया जा सकता है। अधिक ध्रुवीय द्विध्रुवीय अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं क्योंकि फैले हुए इलेक्ट्रॉन बादल इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को शुरू करने के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं। उच्च कोणीय तनाव वाले द्विध्रुवीय भू-अवस्था की ऊर्जा में वृद्धि के कारण अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं। निर्बाध अभिकारकों के परिणामस्वरूप संक्रमण अवस्था में स्टेरिक बाधा में वृद्धि प्रतिक्रिया दर को नाटकीय रूप से कम कर देती है। संक्रमण अवस्था के दौरान पाई बंधन के नुकसान की भरपाई करने के लिए सिग्मा बंधन ऊर्जा में कम लाभ के कारण हेटेरो-द्विध्रुवीय कोशिकाएं सी, सी-डायपोलेरो कोशिकाओं की तुलना में अधिक धीरे-धीरे जुड़ती हैं। द्विध्रुवीय का समरूपता स्टेरिक्स के कारण प्रतिक्रिया दर को प्रभावित करता है। ट्रांस-आइसोमर अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं (ट्रांस-स्टिलबीन सिस-स्टिलबीन की तुलना में 27 गुना तेजी से डाइफिनाइल (नाइट्राइल इमाइड) जोड़ देगा) क्योंकि प्रतिक्रिया के दौरान, 120° बंधन कोण 109° तक सिकुड़ जाता है, जिससे ग्रहण करने वाले सिस-प्रतिस्थापन एक दूसरे की ओर बढ़ते स्टेरिक टकराव के लिए आते हैं। रूढ़िवादी विशिष्टता 1,3-द्विध्रुवीय चक्रवातों के परिणामस्वरूप आमतौर पर 1,3-द्विध्रुवीय और द्विध्रुवीय दोनों के संबंध में विन्यास का प्रतिधारण होता है। इस तरह की उच्च स्तर की रूढ़िवादी विशिष्टता चरणबद्ध प्रतिक्रिया तंत्र पर समेकित के लिए एक मजबूत समर्थन है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कई उदाहरण बताते हैं कि प्रतिक्रियाएं चरणबद्ध थीं, इस प्रकार, आंशिक या कोई रूढ़िबद्धता प्रस्तुत नहीं करती हैं। द्विध्रुवीय अल्कीन पर द्विध्रुवीय सिस-प्रतिस्थापन के संबंध में सिस समाप्त होता है, और ट्रांस-प्रतिस्थापन परिणामी पांच-सदस्यीय चक्रीय यौगिक में ट्रांस समाप्त होता है (नीचे योजना देखें)। द्विध्रुव के संबंध में आम तौर पर, द्विध्रुव का स्टीरियोकेमिस्ट्री बड़ी चिंता का विषय नहीं है क्योंकि केवल कुछ द्विध्रुव स्टीरियोजेनिक केंद्र बना सकते हैं, और अनुनाद संरचनाएं बंधन घूर्णन की अनुमति देती हैं जो स्टीरियोकेमिस्ट्री को तोड़ती हैं। हालांकि, एज़ोमेथाइन यलाइड्स के अध्ययन ने पुष्टि की है कि द्विध्रुवीय घटक के संबंध में साइक्लोऑडिशन भी रूढ़िवादी है। डायस्टेरियोप्योर एज़ोमेथाइन यलाइड एज़िरिडीन के इलेक्ट्रोसाइक्लिक रिंग के खुलने से उत्पन्न होते हैं, और फिर बॉन्ड रोटेशन होने से पहले तेजी से मजबूत द्विध्रुवीय के साथ फंस जाते हैं (नीचे योजना देखें)। यदि कमजोर द्विध्रुवीय का उपयोग किया जाता है, तो द्विध्रुव में बंधनों को घुमाने का मौका होता है, जिसके परिणामस्वरूप खराब साइक्लोऑडिशन स्टीरियोस्पेसिफ़िसिटी होती है। ये परिणाम पूरी तरह से पुष्टि करते हैं कि 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन रूढ़िवादी है, जो 1,3-द्विध्रुवीय और द्विध्रुवीय दोनों को बनाए रखता है। डायस्टेरियोसेलेक्टिविटी जब प्रतिक्रिया के दौरान दो या दो से अधिक स्टीरियोसेंटर उत्पन्न होते हैं, तो डायस्टेरियोमेरिक संक्रमण अवस्थाओं और उत्पादों को प्राप्त किया जा सकता है। डायल्स-एल्डर साइक्लोअडिशन में, माध्यमिक कक्षीय अंतःक्रियाओं के कारण एंडो डायस्टेरियोसेलेक्टिविटी आमतौर पर देखी जाती है। 1, 3-द्विध्रुवीय चक्रवातों में, हालांकि, दो बल डायस्टेरियोसेलेक्टिविटी को प्रभावित करते हैंः आकर्षक π-अंतःक्रिया (डायल्स-एल्डर साइक्लोऑडिशन में माध्यमिक कक्षीय अंतःक्रियाओं के समान) और प्रतिकारक स्टेरिक अंतःक्रिया। दुर्भाग्य से, ये दोनों बल अक्सर एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं, जिससे 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन में खराब डायस्टेरियोसेलेक्शन होता है। सब्सट्रेट-नियंत्रित डायस्टेरियोसेलेक्टिव 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन के उदाहरण नीचे दिखाए गए हैं। पहला मिथाइल एक्रिलेट के बीच की प्रतिक्रिया है। संक्रमण अवस्था में, फिनाइल और मिथाइल एस्टर समूह विशिष्ट अंतिम पायरोलिन उत्पाद के रूप में सिस-प्रतिस्थापन देने के लिए ढेर हो जाते हैं। यह अनुकूल π-अंतःक्रिया फिनाइल और मिथाइल एस्टर समूहों के बीच स्टेरिक प्रतिकर्षण को बंद कर देती है। दूसरा नाइट्रोन और डायहाइड्रोफुरन के बीच की प्रतिक्रिया है। स्टेरिक प्रतिकर्षण को कम करने के लिए एक्सो-चयनात्मकता प्राप्त की जाती है। अंतिम एल्कीन के साथ इंट्रामोलिक्युलर एज़ोमेथाइन इलाइड प्रतिक्रिया है। डायस्टेरियोसेलेक्टिविटी को कम तनाव वाले सिस-फ्यूज्ड रिंग सिस्टम के गठन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एक डायस्टेरियोसेलेक्टिव प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए साइक्लोऑडिशन के निर्देशित 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोऑडिशन प्रक्षेपवक्र को नियंत्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, धातुएं द्विध्रुवीय और आने वाले द्विध्रुव में चिलेट कर सकती हैं और एक चेहरे पर चयनात्मक रूप से साइक्लोऑडिशन को निर्देशित कर सकती हैं। नीचे दिया गया उदाहरण मैग्नीशियम आयन की उपस्थिति में एक एनैंटिओमेरिक रूप से शुद्ध एलिल अल्कोहल में नाइट्राइल ऑक्साइड के जुड़ाव को दर्शाता है। एल्कीन की सबसे स्थिर संरचना हाइड्रॉक्सिल समूह को एल्कीन के तल के ऊपर रखती है। मैग्नीशियम फिर हाइड्रॉक्सिल समूह और नाइट्राइल ऑक्साइड के ऑक्सीजन परमाणु में चले जाता है। इस प्रकार साइक्लोअडिशन चुनिंदा रूप से शीर्ष चेहरे से आता है। इस तरह के डायस्टेरियोडायरेक्शन को एपोथिलोन्स के संश्लेषण में लागू किया गया है। विषम द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय जोड़े के लिए, दो रिजियोआइसोमेरिक उत्पाद संभव हैं। इलेक्ट्रॉनिक/स्टीरियोइलेक्ट्रॉनिक और स्टेरिक दोनों कारक 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडेशन की रेजियोसेलेक्टिविटी में योगदान करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक/स्टीरियोइलेक्ट्रॉनिक प्रभाव प्रमुख इलेक्ट्रॉनिक अंतःक्रिया सबसे बड़े होमो और सबसे बड़े लुमो के बीच का संयोजन है। इसलिए, रेजीओसेलेक्टिविटी उन परमाणुओं द्वारा नियंत्रित होती है जो सबसे बड़े कक्षीय होमो और लुमो गुणांक धारण करते हैं। उदाहरण के लिए, डायज़ोमीथेन के तीन द्विध्रुवीयों में साइक्लोअडिशन पर विचार करेंः मिथाइल एक्रिलेट, स्टाइरीन या मिथाइल सिनामेट। डायज़ोमीथेन के कार्बन में सबसे बड़ा होमो होता है, जबकि मिथाइल एक्रिलेट और स्टाइरीन के अंतिम ओलेफिनिक कार्बन में सबसे बड़ा एलयूएमओ होता है। इसलिए, साइक्लोअडिशन सी-3 स्थिति पर रेजीओसेलेक्टिव रूप से प्रतिस्थापन देता है। मिथाइल सिनामेट के लिए, दो प्रतिस्थापन (Ph. v. s. COOMe) एल्कीन से इलेक्ट्रॉनों को निकालने में प्रतिस्पर्धा करता है। कार्बोक्सिल बेहतर इलेक्ट्रॉन-आहरण समूह है, जिसके कारण β-कार्बन सबसे अधिक इलेक्ट्रोफिलिक होता है। इस प्रकार, साइक्लोअडिशन सी-3 पर कार्बोक्सिल समूह और सी-4 पर फिनाइल समूह को रेजीओसेलेक्टिव रूप से उत्पन्न करता है। स्टेरिक प्रभाव या तो उपरोक्त इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों के साथ सहयोग या प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं। कभी-कभी स्टेरिक प्रभाव पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक वरीयता से अधिक होते हैं, जो विशेष रूप से विपरीत रेजियोआइसोमर देते हैं। उदाहरण के लिए, डायज़ोमीथेन आम तौर पर 3-कार्बोक्सिल पायराजोलिन देने के लिए मिथाइल एक्रिलेट में जुड़ जाता है। हालांकि, प्रणाली में अधिक स्टेरिक मांगों को डालते हुए, हम आइसोमेरिक 4-कार्बोक्सिल पायराजोलिन का निरीक्षण करना शुरू कर देते हैं। इन दो रिजियोआइसोमर्स का अनुपात स्टेरिक मांगों पर निर्भर करता है। चरम पर, हाइड्रोजन से टी-ब्यूटाइल तक के आकार को बढ़ाने से रेजियोसेलेक्टिविटी 100% 3-कार्बोक्सिल से 100% 4-कार्बोक्सिल प्रतिस्थापन में बदल जाती है। कृत्रिम अनुप्रयोग 1,3-द्विध्रुवीय चक्रवात कई महत्वपूर्ण 5-सदस्यीय विषमकोशिकाओं जैसे कि ट्राइज़ोल, फ़ुरान, आइसोक्साज़ोल, पायरोलिडीन और अन्य के संश्लेषण की दिशा में महत्वपूर्ण तरीके हैं। इसके अतिरिक्त, कुछ साइक्लोडक्ट को रैखिक कंकाल को प्रकट करने के लिए विभाजित किया जा सकता है, जो एलिफैटिक यौगिकों के संश्लेषण की दिशा में एक और मार्ग प्रदान करता है। ये अभिक्रियाएँ बहुत उपयोगी भी हैं क्योंकि वे रूढ़िवादी, डायस्टेरियोसेलेक्टिव और रेजीओसेलेक्टिव हैं। कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं। नाइट्राइल ऑक्साइड के साथ नाइट्राइल ऑक्साइड 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली नकाबपोश-एल्डोल प्रतिक्रिया है। एक नाइट्राइल ऑक्साइड और एक एल्कीन के बीच साइक्लोऑडिशन से चक्रीय आइसोक्साज़ोलिन उत्पाद प्राप्त होता है, जबकि एक एल्काइन के साथ प्रतिक्रिया से आइसोक्साज़ोल प्राप्त होता है। आइसोक्साज़ोलिन और आइसोक्साज़ोल दोनों को हाइड्रोजनीकरण द्वारा अलग किया जा सकता है ताकि क्रमशः एल्डोल-प्रकार β-हाइड्रॉक्सीकार्बोनिल या क्लैसेन-प्रकार β-डाइकार्बोनिल उत्पादों को प्रकट किया जा सके। नाइट्राइल ऑक्साइड-एल्काइन साइक्लोअडिशन के बाद हाइड्रोजनीकरण का उपयोग मियाकोलाइड के संश्लेषण में किया गया जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। औषधीय, जैविक और यंत्रवत अध्ययन के लिए जटिल चक्रीय मचानों और अणुओं के संश्लेषण में कार्बोनिल यलाइड्स 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाएं शक्तिशाली उपकरणों के रूप में उभरी हैं। उनमें से, कार्बोनिल यलाइड से जुड़ी [3 + 2] साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं को ऑक्सीजन युक्त पांच-सदस्यीय चक्रीय अणुओं को उत्पन्न करने के लिए व्यापक रूप से नियोजित किया गया है। 1, 3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं के लिए कार्बोनिल यलाइड की तैयारी यलाइड को नकारात्मक रूप से आवेशित कार्बन परमाणुओं से जुड़े सकारात्मक आवेशित हेटेरोएटम के रूप में माना जाता है, जिसमें सल्फोनियम, थियोकार्बोनिल, ऑक्सोनियम, नाइट्रोजन और कार्बोनिल के यलाइड शामिल हैं। कार्बोनिल यलाइड उत्पन्न करने के लिए कई तरीके मौजूद हैं, जो [3 + 2] साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन युक्त पांच-सदस्यीय वलय संरचनाओं को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक मध्यवर्ती हैं। फोटोकैटलिसिस द्वारा डायज़ोमीथेन व्युत्पन्न से कार्बोनिल यलाइड का संश्लेषण कार्बोनिल यलाइड संश्लेषण के शुरुआती उदाहरणों में से एक में फोटोकैटलिसिस शामिल है। टेट्रामीथाइल्यूरिया की उपस्थिति में डायज़ोटेट्राकिस (ट्राइफ्लोरोमेथाइल) साइक्लोपेंटाडाइन * (डी. टी. टी. सी.) का फोटोलिसिस एक अंतर-आणविक न्यूक्लियोफिलिक हमले और डी. टी. टी. सी. भाग के बाद के सुगंध द्वारा कार्बोनिल इलाइड उत्पन्न कर सकता है। सुगंधितता, इलेक्ट्रॉन वापस लेने वाले ट्राइफ्लोरोमेथाइल समूहों और इलेक्ट्रॉन दान करने वाले डाइमिथाइलामाइन समूहों द्वारा प्रदान की गई स्थिरता के कारण एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी द्वारा इसे अलग और विशेषता दी गई थी। स्थिर कार्बोनिल इलाइड द्विध्रुवों का उपयोग फिर द्विध्रुवीय के साथ [3 + 2] साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं में किया जा सकता है। प्रकाश उत्प्रेरण द्वारा कार्बोनिल इलाइड संश्लेषण का एक और प्रारंभिक उदाहरण ओलाह एट अल द्वारा बताया गया था। डाइड्यूटेरियोडायज़ोमेथेन को फॉर्मेल्डिहाइड की उपस्थिति में फोटोलाइस किया गया था ताकि डाइड्यूटेरियोफॉर्मेल्डिहाइड कार्बोनिल इलाइड उत्पन्न किया जा सके। प्रोटॉन स्थानांतरण द्वारा हाइड्रॉक्सीपाइरोन्स से कार्बोनिल यलाइड्स के संश्लेषण को धातु उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में हाइड्रॉक्सी-3-पायरोन्स के एसिड उत्प्रेरण द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। एक प्रारंभिक टाटोमेराइजेशन होता है, जिसके बाद पाइरोन रिंग को सुगंधित करने और कार्बोनिल इलाइड उत्पन्न करने के लिए छोड़ने वाले समूह का उन्मूलन होता है। एक द्विध्रुवीय के साथ एक साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया अंत में ऑक्सासाइकल बनाती है। इसकी सीमित उपयोगिता और पायरोन कंकालों की आवश्यकता के कारण इस दृष्टिकोण को कम व्यापक रूप से नियोजित किया जाता है। 5-हाइड्रॉक्सी-4-पायरॉन का उपयोग एक इंट्रामोलिकुलर हाइड्रोजन हस्तांतरण द्वारा कार्बोनिल यलाइड को संश्लेषित करने के लिए भी किया जा सकता है। हाइड्रोजन स्थानांतरण के बाद, कार्बोनिल इलाइड तब ऑक्सीजन युक्त वलय बनाने के लिए द्विध्रुवीय के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। डायहैलोकार्बिन डायहैलोकार्बिन से α-हेलोकार्बोनिल यलाइड के संश्लेषण को भी कार्बोनिल यलाइड उत्पन्न करने के लिए नियोजित किया गया है, जो डायहैलोकार्बिन की इलेक्ट्रॉन वापस लेने की प्रकृति का फायदा उठाता है। फिनाइल (ट्राइक्लोरोमेथाइल) पारा और फिनाइल (ट्राइब्रोमोमेथाइल) पारा दोनों क्रमशः डाइक्लोरोकार्बिन और डाइब्रोमोकार्बिन के स्रोत हैं। डायहैलोकार्बीन की कीटोन या एल्डिहाइड के साथ प्रतिक्रिया से कार्बोनिल इलाइड उत्पन्न किया जा सकता है। हालांकि, α-हेलोकार्बोनिल यलाइड्स के संश्लेषण से भी कार्बन मोनोऑक्साइड का नुकसान हो सकता है और डीऑक्सीजनेशन उत्पाद का उत्पादन हो सकता है। धातु उत्प्रेरण द्वारा डायज़ोमीथेन व्युत्पन्न से कार्बोनिल यलाइड का संश्लेषण कार्बोनिल यलाइड उत्पन्न करने के लिए एक सार्वभौमिक दृष्टिकोण में α-डायज़ोकार्बोनिल यौगिकों का धातु उत्प्रेरण शामिल है, आमतौर पर डाइकोपर या डिरोडियम उत्प्रेरक की उपस्थिति में। नाइट्रोजन गैस के छोड़े जाने और धातु कार्बाइन में परिवर्तित होने के बाद, कार्बोनिल समूह के साथ एक अंतर-आणविक प्रतिक्रिया कार्बोनिल इलाइड उत्पन्न कर सकती है। एक एल्कीन या एल्काइन द्विध्रुवीय के साथ बाद की साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया ऑक्सीजन युक्त पांच-सदस्यीय वलय को वहन कर सकती है। लोकप्रिय उत्प्रेरक जो ऑक्सासाइकल को संश्लेषित करने की दिशा में मामूली पैदावार देते हैं, उनमें Rh2 (OAc) 4 और Cu (Acac) 2 शामिल हैं। डायजोकार्बोनिल यौगिकों के धातु उत्प्रेरण द्वारा मध्यस्थ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया का तंत्र डायजोकार्बोनिल अणुओं के धातु उत्प्रेरण द्वारा मध्यस्थ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं की सार्वभौमिकता और व्यापक उपयोग, ऑक्सीजन युक्त पांच-सदस्यीय वलय को संश्लेषित करने के लिए, इसके तंत्र में महत्वपूर्ण रुचि को बढ़ावा दिया है। कई समूहों ने क्षेत्र और स्टीरियो-चयनात्मकता के संबंध में सिंथेटिक अणुओं के दायरे का विस्तार करने के लिए तंत्र की जांच की है। हालांकि, इन प्रतिक्रियाओं की उच्च मोड़ आवृत्ति के कारण, मध्यवर्ती और तंत्र मायावी रहता है। आम तौर पर स्वीकृत तंत्र, जो स्थिर रुथेनियम-कार्बेनॉइड परिसरों और रोडियम मेटालोकार्बिन के लक्षण वर्णन द्वारा विकसित किया गया है, में डायज़ो यौगिक से धातु-कार्बेनॉइड परिसर का प्रारंभिक गठन शामिल है। नाइट्रोजन गैस के उन्मूलन के बाद एक धातुकार्बीन मिलता है। कार्बोनिल ऑक्सीजन द्वारा एक इंट्रामोलिक्युलर न्यूक्लियोफिलिक हमला धातु उत्प्रेरक को पुनः उत्पन्न करता है और कार्बोनिल इलाइड बनाता है। कार्बोनिल इलाइड तब एक एल्कीन या एल्काइन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जैसे कि डाइमिथाइल एसिटिलीनेडीकार्बोक्सिलेट (डी. एम. ए. डी.) ऑक्सासाइकल उत्पन्न करने के लिए। हालांकि, यह अनिश्चित है कि धातु कार्बाइन मध्यवर्ती कार्बोनिल इलाइड उत्पन्न करता है या नहीं। कुछ मामलों में, मेटालोकार्बिन भी सीधे द्विध्रुवीय के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इन मामलों में, धातु कार्बाइन, जैसे कि डिरोडियम (II) टेट्राकार्बोक्सिलेट कार्बाइन, अतिसंयुग्म धातु एनोलेट-प्रकार की अंतःक्रियाओं के माध्यम से स्थिर होता है। बाद की 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया एक क्षणिक धातु-जटिल कार्बोनिल इलाइड के माध्यम से होती है। इसलिए, एक स्थायी धातु कार्बाइन स्टीरियोकेमिस्ट्री और धातु लिगेंड के आकार के आधार पर 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया की स्टीरियोसेलेक्टिविटी और रेजियोसेलेक्टिविटी को प्रभावित कर सकता है। कार्बोनिल इलाइड द्विध्रुव और एल्काइनिल या एल्केनिल द्विध्रुवीय के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया के तंत्र की रेजीओसेलेक्टिविटी और स्टीरियोसेलेक्टिविटी के संबंध में व्यापक रूप से जांच की गई है। चूँकि सममित द्विध्रुवीयों में साइक्लोऑडिशन के लिए एक अभिविन्यास होता है, केवल एक रेजीओआइसोमर होता है, लेकिन कई स्टीरियोआइसोमर प्राप्त किए जा सकते हैं। इसके विपरीत, असममित द्विध्रुवीयों में कई रीजियोआइसोमर्स और स्टीरियोआइसोमर्स हो सकते हैं। इन रेजियोआइसोमर्स और स्टीरियोआइसोमर्स की भविष्यवाणी फ्रंटियर मॉलिक्यूलर ऑर्बिटल (एफ. एम. ओ.) सिद्धांत, स्टेरिक इंटरैक्शन और स्टीरियोइलेक्ट्रोनिक इंटरैक्शन के आधार पर की जा सकती है। डायजोकार्बोनिल यौगिकों के धातु उत्प्रेरण द्वारा मध्यस्थ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया की रेजीओसेलेक्टिविटी कार्बोनिल इलाइड द्विध्रुव और एल्काइनिल या एल्केनिल द्विध्रुवीय के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं की रेजीओसेलेक्टिविटी परिभाषित रेजीओकेमिस्ट्री के साथ अणु उत्पन्न करने के लिए आवश्यक है। एफ. एम. ओ. सिद्धांत और द्विध्रुव और द्विध्रुवीय के बीच एच. ओ. एम. ओ.-एल. यू. एम. ओ. ऊर्जा अंतराल का विश्लेषण प्रयोगात्मक परिणामों की रेजीओसेलेक्टिविटी को तर्कसंगत और भविष्यवाणी कर सकता है। एच. ओ. एम. ओ. और एल. यू. एम. ओ. या तो द्विध्रुवीय या द्विध्रुवीय से संबंधित हो सकते हैं, जिसके लिए एच. ओ. एम. ओ. डीपोल-एल. यू. एम. ओ. डीपोलरोफाइल या एच. ओ. एम. ओ. डीपोलरोफाइल-एल. यू. एम. ओ. डीपोल अंतःक्रियाएँ मौजूद हो सकती हैं। सबसे बड़े गुणांक वाले ऑर्बिटल्स का ओवरलैप अंततः परिणामों को तर्कसंगत बना सकता है और भविष्यवाणी कर सकता है। पडवा और सहकर्मियों द्वारा कार्बोनिल इलाइड द्विध्रुवों द्वारा मध्यस्थ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया की मौलिक रेजीओसेलेक्टिविटी की जांच की गई है। बेंजीन में आर. एच. 2 (ओ. ए. सी.) 4 उत्प्रेरक का उपयोग करते हुए, डायज़ोडियोन ने मिथाइल प्रोपिओलेट और मिथाइल प्रोपर्जिल ईथर के साथ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया की। मिथाइल प्रोपिओलेट के साथ अभिक्रिया दो रेजीओआइसोमर्स को एचओएमओडीपोल-एलयूएमओडीपोलरोफाइल अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप प्रमुख के साथ प्रदान करती है, जिसमें कार्बोनिल इलाइड के कार्बोनिल समूह के निकटवर्ती कार्बन पर और मिथाइल प्रोपिओलेट टर्मिनल एल्काइन कार्बन पर सबसे बड़े गुणांक होते हैं। मिथाइल प्रोपार्जिल ईथर के साथ अभिक्रिया HOMOdipolarophile-LUMOdipole अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप एक रेजीओआइसोमर प्रदान करती है, जिसमें कार्बोनिल इलाइड के कार्बोनिल समूह और मिथाइल प्रोपार्जिल ईथर टर्मिनल एल्काइन कार्बन पर कार्बन डिस्टल पर सबसे बड़े गुणांक होते हैं। डायजोकार्बोनिल यौगिकों के धातु उत्प्रेरण द्वारा मध्यस्थ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं की रेजीओसेलेक्टिविटी भी स्थिर धातुकार्बीन के गठन के माध्यम से धातु से प्रभावित हो सकती है। धातु एनोलेट-प्रकार की अंतःक्रियाओं के माध्यम से धातु कार्बाइन का स्थिरीकरण, कार्बोनिल यलाइड्स के गठन को रोक देगा, जिसके परिणामस्वरूप धातु कार्बाइन द्विध्रुव और एक एल्काइनिल या एल्केनिल द्विध्रुवीय के बीच सीधी प्रतिक्रिया होगी (डिरोडियम (II) टेट्राकार्बोक्सिलेट धातु कार्बाइन की छवि देखें जो πC-Rh → πC = O अतिसंयोजन द्वारा स्थिर किया गया है।)। इस स्थिति में, धातु के लिगेंड 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया की रेजीओसेलेक्टिविटी और स्टीरियोसेलेक्टिविटी को प्रभावित करेंगे। डायजोकार्बोनिल यौगिकों के धातु उत्प्रेरण द्वारा मध्यस्थ 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया की स्टीरियोसेलेक्टिविटी और असममित प्रेरण कार्बोनिल इलाइड द्विध्रुव और एल्केनिल द्विध्रुवीय के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं की स्टीरियोसेलेक्टिविटी की भी बारीकी से जांच की गई है। एल्काइनिल डाइपोलरोफाइल्स के लिए, स्टीरियोसेलेक्टिविटी कोई मुद्दा नहीं है क्योंकि अपेक्षाकृत समतलीय एसपी2 कार्बन बनते हैं, जबकि रेजीओसेलेक्टिविटी पर विचार किया जाना चाहिए (कार्बोनिल य्लाइड डाइपोल और एल्केनिल या एल्काइनिल डाइपोलरोफाइल्स के बीच 1,3-द्विध्रुवी साइक्लोअडिशन प्रतिक्रिया के उत्पादों की छवि देखें)। हालांकि, एल्केनाइल द्विध्रुवीय के लिए, रेजीओसेलेक्टिविटी और स्टीरियोसेलेक्टिविटी दोनों पर विचार किया जाना चाहिए क्योंकि उत्पाद प्रजातियों में एसपी3 कार्बन उत्पन्न होते हैं। कार्बोनिल इलाइड द्विध्रुव और एल्केनिल द्विध्रुवीय के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाएं डायस्टेरियोमेरिक उत्पाद उत्पन्न कर सकती हैं। एक्सो उत्पाद की विशेषता द्विध्रुवीय प्रतिस्थापन के साथ ऑक्सासाइकल के ईथर ब्रिज के लिए सी. आई. एस. है। एंडो उत्पाद की विशेषता द्विध्रुवीय प्रतिस्थापनों को ऑक्सासाइकल के ईथर ब्रिज में स्थानांतरित किया जाता है। दोनों उत्पादों को पेरीसाइक्लिक संक्रमण अवस्थाओं के माध्यम से उत्पन्न किया जा सकता है जिसमें समन्वित समकालिक या समन्वित अतुल्यकालिक प्रक्रियाएं शामिल हैं। एक प्रारंभिक उदाहरण ने धातु उत्प्रेरक और लुईस एसिड के साथ एंडो और एक्सो उत्पादों के संदर्भ में स्टीरियोसेलेक्टिविटी प्रदान की। केवल धातु उत्प्रेरक आरएच2 (ओएसी) 4 के साथ प्रतिक्रियाएं एक्सो उत्पाद को पसंद करती हैं जबकि अतिरिक्त लुईस एसिड वाईबी (ओटीएफ) 3 के साथ प्रतिक्रियाएं एंडो उत्पाद को पसंद करती हैं। लुईस एसिड साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाओं के लिए देखी गई एंडो चयनात्मकता को Yb (Otf) 3 (LUMO) और द्विध्रुव (HOMO) द्वारा समन्वित द्विध्रुवीय के बीच कार्बोनिल π प्रणालियों के अनुकूलित कक्षीय अतिव्याप्त के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। कई जांचों के बाद, कार्बोनिल इलाइड साइक्लोअडिशन की स्टीरियोसेलेक्टिविटी को प्रभावित करने के लिए दो प्राथमिक दृष्टिकोण विकसित किए गए हैं जो धातु उत्प्रेरक और लुईस एसिड की कायरलिटी का फायदा उठाते हैं। पहला दृष्टिकोण एंडो और एक्सो स्टीरियोसेलेक्टिविटी को संशोधित करने के लिए कायरल धातु उत्प्रेरक को नियोजित करता है। कायरल उत्प्रेरक, विशेष रूप से आर. एच. 2 [(एस)-डी. ओ. एस. पी.] 4 और आर. एच. 2 [(एस)-बी. पी. टी. वी.] 4 मामूली असममित प्रेरण को प्रेरित कर सकते हैं और इसका उपयोग एंटिफंगल एजेंट स्यूडोलरिक एसिड ए को संश्लेषित करने के लिए किया जाता था। यह साइक्लोऑडिशन के दौरान कार्बोनिल इलाइड से जुड़े चिरल धातु उत्प्रेरक का परिणाम है, जो चेहरे की चयनात्मकता प्रदान करता है। हालाँकि, सटीक तंत्र अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आए हैं। दूसरा दृष्टिकोण एक कायरल धातु उत्प्रेरक का उपयोग करके कार्बोनिल इलाइड के उत्पादन के बाद चेहरे की स्टीरियोसेलेक्टिविटी को प्रेरित करने के लिए एक कायरल लुईस एसिड उत्प्रेरक को नियोजित करता है। ऐसा माना जाता है कि कायरल लुईस एसिड उत्प्रेरक द्विध्रुवीय के साथ समन्वय करता है, जो द्विध्रुवीय के एल. यू. एम. ओ. को कम करता है और साथ ही एनैंटिओसेलेक्टिविटी की ओर भी ले जाता है। एज़ोमेथाइन इलाइड और एक एल्कीन के बीच एज़ोमेथाइन इलाइड 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोअडिशन एक एज़ासाइक्लिक संरचना प्रदान करता है, जैसे कि पायरोलिडीन। इस रणनीति को स्पिरोट्रिप्रॉस्टैटिन ए के संश्लेषण पर लागू किया गया है। ओजोन ओज़ोनोलिसिस एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्बनिक प्रतिक्रिया है। एल्कीन और एल्काइन को ओज़ोनोलिसिस द्वारा अलग करके एल्डिहाइड, कीटोन या कार्बोक्जिलिक एसिड उत्पाद दिए जा सकते हैं। जैविक अनुप्रयोग कार्बनिक एज़ाइड्स और अंतिम एल्काइन के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोऑडिशन (यानी, हुइजेन साइक्लोऑडिशन) का व्यापक रूप से जैव संयोजन के लिए उपयोग किया गया है। तांबा उत्प्रेरण हुइस्जेन प्रतिक्रिया आम तौर पर हल्की परिस्थितियों में आसानी से आगे नहीं बढ़ती है। Meldal et al. और शार्पलेस एट अल। स्वतंत्र रूप से हुइस्जेन प्रतिक्रिया का एक तांबा (I)-उत्प्रेरित संस्करण, सी. यू. ए. ए. सी. (तांबा-उत्प्रेरित एज़ाइड-एल्काइन साइक्लोऑडिशन के लिए) विकसित किया, जो शारीरिक, स्थितियों (तटस्थ पी. एच., कमरे का तापमान और पानी का घोल) सहित हल्के में बहुत आसानी से आगे बढ़ता है। यह प्रतिक्रिया बायोआर्थोगोनल भी हैः एज़ाइड और एल्काइन दोनों आम तौर पर जैविक प्रणालियों से अनुपस्थित होते हैं और इसलिए इन कार्यात्मकताओं को सेलुलर संदर्भ में भी रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया दी जा सकती है। वे प्रकृति में पाए जाने वाले अन्य कार्यात्मक समूहों के साथ भी प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, इसलिए वे जैविक प्रणालियों को बाधित नहीं करते हैं। प्रतिक्रिया इतनी बहुमुखी है कि इसे "क्लिक" रसायन शास्त्र कहा जाता है। हालांकि तांबा (I) विषाक्त है, कई सुरक्षात्मक लिगेंडों को साइटोटॉक्सिसिटी को कम करने और सी. यू. ए. ए. सी. की दर में सुधार करने दोनों के लिए विकसित किया गया है, जिससे इसे विवो अध्ययनों में उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बेर्टोज़ी और अन्य। कोशिका झिल्ली के ग्लाइकन में एज़ाइड-कार्यात्मक सैकराइड्स के चयापचय समावेश की सूचना दी, और बाद में फ्लोरोफोर-एल्काइन संयुग्म के साथ लेबलिंग की। परिणाम यह है कि कोशिका झिल्ली को प्रतिदीप्ति लेबल किया जाता है, और इसलिए एक प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके छवि बनाई जा सकती है। स्ट्रेन-प्रमोटेड साइक्लोअडिशन तांबा (I), बेर्टोज़ी आदि की विषाक्तता से बचने के लिए। कार्बनिक एज़ाइड और तनावग्रस्त साइक्लोऑक्टाइन के बीच तनाव-प्रवर्तित एज़ाइड-एल्काइन साइक्लोअडिशन (एस. पी. ए. ए. सी.) विकसित किया। साइक्लोऑक्टाइन का कोण विरूपण सक्रियण तनाव को कम करके और परस्पर क्रिया को बढ़ाकर प्रतिक्रिया को तेज करने में मदद करता है, जिससे इसे उत्प्रेरक की आवश्यकता के बिना शारीरिक स्थितियों में उपयोग करने में सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, टिंग एट अल। एक लाइगेज एंजाइम का उपयोग करके कोशिका की सतह पर विशिष्ट प्रोटीन पर एक एज़ीडो कार्यक्षमता की शुरुआत की। एज़ाइड-टैग प्रोटीन को फिर एक फ्लोरोसेंट लेबल प्रोटीन प्राप्त करने के लिए साइक्लोऑक्टाइन-फ्लोरोफोर संयुग्म के साथ लेबल किया जाता है। संदर्भ नाइट्रोजन विषमकोशिका बनाने वाली प्रतिक्रियाएँ साइक्लोऑडिशन