Инверсия Вальдена — это инверсия стереогенного центра в хиральной молекуле в химической реакции . Поскольку молекула может образовывать два энантиомера вокруг стереогенного центра, инверсия Вальдена преобразует конфигурацию молекулы из одной энантиомерной формы в другую. Например, в реакции S N 2 инверсия Вальдена происходит на тетраэдрическом атоме углерода. Ее можно визуализировать, представив себе зонтик, вывернутый наизнанку в штормовом ветре . При инверсии Вальдена атака задней стороны нуклеофилом в реакции S N 2 приводит к образованию продукта, конфигурация которого противоположна конфигурации реагента. Таким образом, во время реакции S N 2 происходит 100% инверсия продукта. Это известно как инверсия Вальдена.
Впервые это наблюдал химик Пол Уолден в 1896 году. Он смог преобразовать один энантиомер химического соединения в другой энантиомер и обратно в так называемом цикле Вальдена , который выглядел следующим образом: (+) хлорянтарная кислота ( 1 на рисунке) была преобразована в (+) яблочную кислоту 2 под действием оксида серебра в воде с сохранением конфигурации. На следующем этапе гидроксильная группа была заменена хлором на другой изомер хлорянтарной кислоты 3 путем реакции с пентахлоридом фосфора . Реакция с оксидом серебра дала (-) яблочную кислоту 4 , и, наконец, реакция с PCl 5 вернула цикл в исходную точку. [1]
В этой реакции оксид серебра на первом этапе действует как донор гидроксида , в то время как ион серебра не играет никакой роли в реакции. Промежуточными продуктами являются карбоксильный дианион A , который дает внутримолекулярное нуклеофильное замещение β-карбоксилатным анионом с образованием четырехчленного β- лактонового кольца B. α-Карбоксильная группа также является реакционноспособной, но данные in silico показывают, что переходное состояние для образования трехчленного α-лактона очень высоко. Гидроксид-ионное кольцо раскрывает лактон с образованием спирта C , и чистый эффект двух инверсий заключается в сохранении конфигурации. [2]