分子轨道对称守恒原理和前线轨道理论的区别

分子轨道对称守恒原理，即伍德沃德-霍夫曼规则，是凭借轨道对称性来判断周环反应产物立体化学性质的一套规则，由罗伯特·伯恩斯·伍德沃德和罗德·霍夫曼于1965年提出。它主要用于分析电环化反应、环加成反应和σ迁移反应，运用前线轨道理论和能级相关理论来分析周环反应，总结出其立体选择性规则，并根据这些规则判断周环反应是否可以进行，以及反应的立体化学特征。

　　分子轨道对称守恒原理认为：化学反应是分子轨道进行重组的过程。在协同反应中，由原料到产物，分子轨道的对称性始终不变，是守恒的，因为只有这样才能用最低的能量形成反应中的过渡态。符合分子轨道对称守恒原理的反应途径被称为是“对称性允许”的，不符合该原理的反应途径则被称为是“对称性禁阻”的。用扩展休克尔方法进行的理论计算支持了该原理所进行的预测，但在某些特殊情况（如施加应力）下，得到的产物不符合分子轨道对称守恒原理。

　　若在协同反应过程中自始至终存在某种对称要素，反应物和产物的分子轨道都可以按这种对称操作分类，则反应物与产物的分子轨道对称性相合时反应就易于发生，而不相合时就难于发生。简要地说分子轨道对称守恒原理就是在协同反应中，反应循着保持分子轨道对称不变的方式进行。单步骤的化学反应称为基元反应。协同反应是这样一种基元反应，在其反应过程中所涉及的化学键的变动是协同一致地进行的。一般说来基元反应都是协同过程。

　　有机化学家R.B.伍德沃德首先从实验上总结了电环化、环加成、σ迁移、嵌入等周环协同反应的规律性，这些反应的共同鲜明特点是在加热和光照的作用下得到不同的立体异构物。他的学生量子化学家R.霍夫曼从理论上进行分析，两人合作，在1965年提出了分子轨道对称守恒原理。这条原理可以用量子化学的能级相关理论、前线轨道理论或麦比乌斯结构理论加以阐明。能级相关理论考虑问题比较全面、深刻；前线轨道理论抓住了关键性分子轨道的作用；麦比乌斯理论假设了一种芳香过渡态。以下用这条原理具体分析两类实例。

前线轨道理论建立在分子轨道理论基础上，核心思想是说化学反应发生的过程是前线轨道参与的（HOMO与LUMO的相互作用）。也就是说这只是一个普适性的原理。而分子轨道对称守恒原理主要说的是在周环反应中保持分子轨道（一般指前线轨道，因为前线轨道参与实质性反应）对称性不变（C2对称就C2对称，镜面对称就镜面对称）的原理，这条原理主要用于周环反应体系立体化学的解释。