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Aldol-Kondensation

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André Otto
Aldol-Kondensation
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Grundlagen zum Thema Aldol-Kondensation

Inhalt

Aldol-Kondensation – Chemie

Die Aldol-Kondensation umfasst genau genommen den zweiten Schritt einer Aldol-Reaktion. Ihr vorangestellt ist die Aldol-Addition zweier Aldehyde. Als Endprodukt der Aldol-Kondensation entsteht eine $\alpha$,$\beta$-ungesättigte Carbonylverbindung.

Als Vorwissen solltest du wissen, was der induktive Effekt und der mesomere Effekt ist und was die Begriffe nucleophil und elektrophil bedeuten.

In diesem Lerntext erfährst du auf einfache Weise erklärt, wie der Ablauf der Aldol-Kondensation ist.

Aldol-Kondensation – Definition

Der Name der Aldol-Kondensation setzt sich aus zwei Teilen zusammen. Aldol steht dabei für die funktionellen Gruppen Aldehyd und Alkohol des Zwischenprodukts. Bei der Kondensationsreaktion handelt es sich um die Wasserabspaltung aus dem Aldol.

Eine Kondensationsreaktion ist in der Chemie eine Substitutionsreaktion, bei der sich zwei Moleküle unter Abspaltung eines einfachen Moleküls miteinander verbinden. Dieses einfache Molekül ist in der Regel Wasser, aber auch Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Chlorwasserstoff, ein Alkanol oder ein anderer niedermolekularer Stoff können abgespalten werden.

Aldol-Kondensation – Mechanismus

Die Aldol-Kondensation kann sowohl im basischen Milieu als auch als säurekatalysierte Aldol-Kondensation durchgeführt werden. Im folgenden Beispiel ist die Aldol-Kondensation von Ethanal ($\ce{C2H4O}$, auch Acetaldehyd genannt) einmal basen- und einmal säurekatalysiert dargestellt. Was genau bei den Reaktionen passiert, wird im Anschluss erklärt.

Was ist eine Aldol-Kondensation? Reaktionsmechanismus

Aldol-Kondensation – basenkatalysiert

Die basenkatalysierte Aldol-Kondensation kann in vier Teilschritte unterteilt werden. Die ersten drei Teilschritte bilden die Aldol-Addition und der letzte Teilschritt ist die Kondensationsreaktion. Das Hydroxidion $\ce{OH^{-}}$ als Katalysator wird am Ende der Reaktion regeneriert und kann so weitere Reaktionen katalysieren.

Aldol-Addition basisch
1. Schritt
Der basenkatalysierte Mechanismus der Aldol-Kondensation beginnt mit der Aldol-Addition zweier Aldehyde. Durch die elektronenziehende Natur des Carbonyl-Sauerstoffs wird am ersten Aldehyd das Wasserstoffatom $(\ce{H})$ in $\alpha$-Stellung saurer und kann durch die Hydroxidionen ($\ce{OH^{-}}$) der basischen Umgebung als Wasser ($\ce{H2O}$) abgespalten werden.
Aldol-Addition basisch
2. Schritt
Das Carbanion kann nun am elektrophilen Kohlenstoffatom der Carbonylgruppe des zweiten Aldehyds nucleophil angreifen.
Aldol-Addition basisch
3. Schritt
Das dadurch entstandene Alkoholation wird anschließend durch das zuvor abgespaltene Wasser protoniert und das Hydroxidion ($\ce{OH^{-}}$) so als Katalysator regeneriert. Somit entsteht das Aldol als Zwischenprodukt.
Aldol-Kondensation Auf die Aldol-Addition der beiden Aldehyde folgt dann als letzter Schritt die Kondensationsreaktion. Hierbei wird die $\ce{OH}$-Gruppe des Aldols zusammen mit einem $\alpha$-$\ce{H}$-Atom in einer Eliminierungsreaktion als Wasser ($\ce{H2O}$) abgespalten. Als Endprodukt entsteht eine $\alpha$,$\beta$-ungesättigte Carbonylverbindung ($\ce{C4H6O}$).

Aldol-Kondensation – säurekatalysiert

Die säurekatalysierte Aldol-Kondensation kann ebenfalls in vier Teilschritte unterteilt werden. Auch hier bilden die ersten drei Teilschritte die Aldol-Addition und der letzte Teilschritt ist wieder die Kondensationsreaktion. Das Oxoniumion ($\ce{H3O^{+}}$) als Katalysator wird am Ende der Reaktion regeneriert und kann so weitere Reaktionen katalysieren.

Aldol-Addition sauer
1. Schritt
Die säurekatalysierte Aldol-Kondensation wird durch Oxoniumionen ($\ce{H3O^{+}}$) katalysiert. Diese begünstigen beim ersten Aldehydmolekül die Enol-Form der Keto-Enol-Tautomerie. Am zweiten Aldehyd bindet ein Wasserstoffproton ($\ce{H^{+}}$) an den Carbonyl-Sauerstoff ($\ce{C=O}$), wodurch dieser in der protonierten Form vorliegt und die Elektrophilie des Carbonyl-Kohlenstoffs erhöht wird.
Aldol-Addition sauer
2. Schritt
Die Doppelbindung des Enols kann nun nucleophil am elektrophilen Carbonyl-Kohlenstoff des zweiten Aldehyds angreifen. Dabei entsteht zunächst die protonierte Form des Aldols.
Aldol-Addition sauer
3. Schritt
Unter Abspaltung des Protons ($\ce{H^{+}}$) am ursprünglichen Enol-Sauerstoff durch Wasser werden die Carbonylgruppe und das Oxoniumion ($\ce{H3O^{+}}$) regeneriert und es entsteht auch hier das Aldol als Zwischenprodukt.
Aldol-Kondensation Auf die Aldol-Addition der beiden Aldehyde folgt dann wie beim basenkatalysierten Mechanismus als letzter Schritt die Kondensationsreaktion. Hierbei wird die $\ce{OH}$-Gruppe des Aldols zusammen mit einem $\alpha$-$\ce{H}$-Atom in einer Eliminierungsreaktion als Wasser ($\ce{H2O}$) abgespalten. Als Endprodukt entsteht eine $\alpha$,$\beta$-ungesättigte Carbonylverbindung ($\ce{C4H6O}$).

Aldol-Kondensation – Anwendung

Die Aldol-Kondensation ist eine wichtige Reaktion zum Aufbau größerer Moleküle durch $\ce{C-C}$-Knüpfung. So können zum Beispiel zwei $\ce{C3}$-Einheiten zu einer $\ce{C6}$-Einheit zusammengeschlossen werden.

Neben der Aldol-Kondensation von zwei gleichartigen Molekülen gibt es auch die gekreuzte Aldol-Kondensation, bei der zwei verschiedene Aldehyde miteinander reagieren. Diese ist jedoch in der Regel relativ unselektiv, da neben der gekreuzten Reaktion trotzdem auch gleichartige Moleküle miteinander reagieren können. Um eine selektive gekreuzte Aldol-Kondensation zu ermöglichen, müssen die Eigenschaften der beiden Aldehyde so verändert werden, dass eine Nebenreaktion nicht möglich ist.

Neben den vorherigen genannten Reaktionen, bei denen nicht cyclische Moleküle entstehen, kann die intramolekulare Aldol-Kondensation (auch cyclische Aldol-Kondensation) durch einen Ringschluss auch für die Herstellung von Fünf- und Sechsringen verwendet werden. Hierbei befinden sich die zwei Aldehydgruppen nicht an separaten Molekülen, sondern an einem einzigen Molekül.

In der folgenden Tabelle sind einige Beispiele für Aldol-Kondensationen aufgeführt.

Aldol-Kondensation Beschreibung
Benzaldehyd $\ce{C7H6O}$ Das Benzaldehyd reagiert mit Aceton $\ce{C3H6O}$ zu Dibenzylidenaceton $\ce{C17H14O}$ unter einer basenkatalysierten Aldol-Kondensation.
Butanal $\ce{C4H8O}$ Das Butanal $\ce{C4H8O}$ reagiert mit einem weiteren Butanal $\ce{C4H8O}$ in einer Aldol-Kondensation zu 2-Ethyl-2-Hexenal $\ce{C8H14O}$.
Propanal $\ce{C3H6O}$ Das Propanal $\ce{C3H6O}$ reagiert mit einem weiteren Propanal $\ce{C3H6O}$ in einer Aldol-Kondensation zu 2-Methyl-2-Pentenal $\ce{C6H10O}$.
Formaldehyd $\ce{CH2O}$ Das Formaldehyd $\ce{CH2O}$ reagiert mit Acetaldehyd $\ce{C2H4O}$ in einer Aldol-Kondensation zu Acrolein $\ce{C3H4O}$.

Aldol-Kondensation – biochemische Bedeutung

Die Fähigkeit der Aldol-Kondensation, neue $\ce{C-C}$-Bindungen zu knüpfen, macht sich auch die Natur zunutze, zum Beispiel bei der Biosynthese von Fructose ($\ce{C6H12O6}$) aus Dihydroxyacetonphosphat ($\ce{C3H7O6P}$) und Glycerinaldehyd-3-phosphat ($\ce{C3H7O6P}$). Die beiden $\ce{C3}$-Körper werden durch das Enzym Aldolase zu einer $\ce{C6}$-Einheit zusammengefügt. Um nun die Fructose als Produkt zu erhalten, müssen vom entstandenen Molekül Fructose-1,6-biphsophat ($\ce{C6H14O12P2}$) dann nur noch die Phosphatgruppen abgespalten werden.

Aldol-Kondensation – Zusammenfassung

Die Aldol-Kondensation ist eine nützliche Reaktion zur Knüpfung von C-C-Bindungen. Sie besteht aus zwei Teilschritten. Der erste Teilschritt ist die Aldol-Addition von zwei Aldehyden. Diese kann basen- und säurekatalysiert durchgeführt werden. Der zweite Teilschritt ist eine Kondensationsreaktion des Aldols, bei der Wasser aus dem Molekül eliminiert wird. Wasser $\ce{H2O}$ ist somit ein Nebenprodukt der Aldol-Kondensation. Spezialfälle der Aldol-Kondensation sind unter anderem die intramolekulare und die gekreuzte Aldol-Kondensation. Die Funktion der Säure oder Base als Katalysator ist in der folgenden Tabelle noch einmal kurz zusammengefasst:

Katalysator Säure Base
Funktion Begünstigung der Enol-Form
des Aldehyds und Aktivierung
des Carbonyl-Kohlenstoffs
am zweiten Aldehyd
Bildung des Carbanions zum
nucleophilen Angriff an das
zweite Aldehyd-Molekül

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben und Arbeitsblätter zur Aldol-Kondensation, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript Aldol-Kondensation

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um die Aldolkondensation. Um dieses Video gut verstehen zu können, solltet ihr einige Grundbegriffe kennen. Dazu gehören Aldehyde genauso wie Ketone. Ihr solltet wissen, was ein Carbanion ist. Ihr solltet mit dem Begriff Nucleophil vertraut sein. Und schließlich solltet ihr klare Vorstellung über den Begriff der Mesomerie besitzen. Das Video ist folgendermaßen gegliedert:

  1. Aldol-Reaktion und Aldol-Kondensation
  2. Der Mechanismus
  3. Die Bedeutung der Reaktion
  4. Biosynthese von Fructose
  5. Die Retro-Aldol-Reaktion
  6. Zusammenfassung

  7. Aldol-Reaktion und Aldol-Kondensation Betrachten wir eine einfache Aldol-Reaktion. Sie wird auch als Aldol-Addition bezeichnet. Ein Molekül Ethanal reagiert mit einem weiteren Molekül Ethanal in Anwesenheit einer Base. Im Ergebnis entsteht ein Alkohol, der gleichzeitig ein Aldehyd ist, ein sogenanntes Aldol. Im zweiten Schritt, der sogenannten Aldol-Kondensation, reagiert das Aldol weiter. Die Hydroxygruppe wird abgespalten, gleichsam wie ein Wasserstoffatom von der Methylengruppe. Im Ganzen wird Wasser abgeführt. Es kommt zur Kondensation. Es entsteht ein ungesättigter Aldehyd. Er trägt hier den Namen Crotonaldehyd. Die Aldol-Reaktion ist somit die Addition zweier Carbonylverbindungen in Anwesenheit einer Base. Kommen wir nun zu

  8. Mechanismus der Reaktion Der erste Schritt der Reaktion ist die Deprotonierung. Durch die hohe Elektronegativität des Sauerstoffatoms kommt es zu einem Elektronensog, sodass ein Wasserstoffatom der Methylgruppe aktiviert wird. Man spricht hier von einer Aktivierung in α-Stellung. Diese wird von der Base ausgenutzt. Sie reißt das Proton ab und es bildet sich Wasser. Gleichzeitig entsteht das für die Reaktion wichtige Carbanion. Für die Stabilisierung des Carbanions ist die Mesomerie von Bedeutung. Dabei kommt es zu Verschiebungen von Doppelbindung und Ladung. Die mesomeren Grenzstrukturen kann man als Carbanion und Enolat-Ion auffassen. Sie führen zur Stabilisierung des Ions. Es entsteht ein für die Aldol-Reaktion notwendiges Nucleophil. Der nächste Schritt ist der Nucleophile Angriff. Das nucleophile Zentrum an der Carbonylgruppe befindet sich am Kohlenstoffatom. Dorthin ist die Attacke des Carbanions gerichtet. Im Ergebnis des nucleophilen Angriffs bildet sich ein Alkoholat-Ion. Dieses reagiert mit einem Proton. Das Proton kann aus Wasser stammen und im Ergebnis wird das Hydroxidion, das heißt die Base, wieder frei. Es ist ein neutrales Molekül entstanden, das Aldol. Der weiterführende Schritt ist die Wasserabspaltung vom Aldol-Molekül. Im Ergebnis bildet sich ein ungesättigter Aldehyd. Aus Ethanal entsteht so Crotonaldehyd. Der zweite Reaktionsschritt wird als Aldol-Kondensation bezeichnet. 

  9. Bedeutung der Aldol-Kondensation Bei der Reaktion von 2 Ethanal-Molekülen verschmelzen 2 C2-Einheiten. Mit dem Aldol bildet sich eine C4-Einheit. Es kommt zur C-C-Knüpfung. Daraus ist ersichtlich, dass die Aldol-Kondensation eine große Bedeutung beim Aufbau von Molekülen hat. 

  10. Biosynthese von Fructose Fructose wird aus 2 C3-Bausteinen hergestellt. Beim 1. Baustein handelt es sich um Dihydroxyacetonphosphat. Das 2. Strukturelement ist Glycerinaldehyd-3-phosphat. Die Bildung des nucleophilen Zentrums und die Herstellung einer neuen Bindung werden durch Pfeile angedeutet. In Anwesenheit des Enzyms Aldolase entsteht bei einer Gleichgewichtsreaktion eine C6-Einheit. Es hat sich eine neue C-C-Bindung gebildet. Die neu enstandene Verbindung heißt Fructose-1,6-biphosphat. Nach Abspaltung der Phosphatreste erhält man die Fructose. 

  11. Retro-Aldol-Reaktion Die Retro-Aldol-Reaktion ist die umgekehrte Reaktion zur Aldol-Reaktion. Sie dient dazu, aus einem Aldol-Produkt die Strukturelemente herzuleiten. Schauen wir uns dieses Kondensationsprodukt an. Man sieht, dass es bei der Reaktion mit Wasser formal 2 Moleküle Propanal bildet. Etwas komplizierter ist es, die Bausteine für diese Verbindung abzuleiten. Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen stellen die Verknüpfungsstellen der Aldol-Kondensation dar. Demzufolge muss dieses Molekül formal mit 2 Molekülen Wasser reagieren. Man sieht sehr schön, dass man in der Mitte das Strukturelement von Aceton besitzt. Die beiden Reste links und rechts entstammen dem Benzaldehyd. Aus der Strukturanalyse lässt sich auch gleichzeitig der Name dieser Verbindung herleiten: Dibenzalaceton.

  12. Zusammenfassung Die Aldol-Reaktion ist die Addition zweier Carbonylgruppen. Ein einfaches Beispiel dafür ist die Addition zweier Moleküle Ethanal. Die Reaktion läuft in Anwesenheit von Basen ab. Im Ergebnis bildet sich ein Aldol. Der 2. Teil der Reaktion ist die Wasserabspaltung. Es entsteht ein ungesättigter Aldehyd. Der 2. Teil der Reaktion wird als Aldol-Kondensation bezeichnet. Der entstandene ungesättigte Aldehyd ist hier der Crotonaldehyd. Der Mechanismus der Reaktion wird durch die Einwirkung der Base auf die Carbonylgruppe des Aldehyds eingeleitet. Ein Proton wird abgerissen und es entsteht ein Carbanion. Das Carbanion ist ein typisches Nucleophil. Es reagiert mit einem zweiten Molekül Ethanal. Im Ergebnis entsteht ein Alkoholat-Ion. Das Alkoholat-Ion reagiert mit einem Proton und es bildet sich das Aldol. Die Reaktion ist wichtig für den molekularen Aufbau. In unserem Fall haben sich aus 2 C2-Einheiten eine C4-Einheit gebildet. Es kommt zu einer C-C-Knüpfung. Man kann die Aldol-Reaktion auch umgekehrt betrachten, als sogenannte Retroaldolreaktion. Sie hat in diesem Fall Bedeutung für die Strukturaufklärung von Molekülen, die aus einer Aldolreaktion entstanden sind. Ein interessantes Beispiel ist dieses Molekül, das aus einem Acetonmolekül und 2 Molekülen Benzaldehyd aufgebaut ist.  Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.

2 Kommentare
2 Kommentare
  1. Bitte genau hinhören: Es geht um ein neues Beispiel. Woraus sich das zweifach ungesättigte Keton gebildet hat, habe ich eingezeichnet. Und mit zwei Molekülen Wasser entstehen aus einem Molekül der Verbindung ein Molekül Aceton und zwei Moleküle Benzaldehyd. Genau nach der Stöchiometrie.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 9 Jahren
  2. Guten Tag Herr Otto. Das Video ist gut erklärt, bis in Minute 6:50 bei der Retro-Aldol-Reaktion plötzlich Benzaldehyd auftaucht. Dass das Crotonaldehyd mit Wasser zu 2 Propanal Molekülen reagiert versteh ich noch. Dadrunter taucht dann plötzlich eine Kette auf, mit 2 Benzaldehyden und Aceton. Wo kommt das her? Also ich verstehe den Schritt von Propanal zu dieser Benzaldehydkette nicht. Die Ausgangsstoffe vom Crotonaldehyd waren doch eine Base und 2 Moleküle Ethanal und nicht eine Benzaldehydverbindung?

    Von Skyliner88, vor mehr als 9 Jahren

Aldol-Kondensation Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Aldol-Kondensation kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne die Verbindungsklassen folgender Strukturen.

    Tipps

    Nucleophile sind Lewis-Basen.

    Lewis Basen besitzen ein freies Elektronenpaar, mit dem sie z.B. die koordinative Bindungen ausbilden.

    Lösung

    Aldehyde sind chemische Verbindungen, die eine Carbonylgruppe, die eine Alkylgruppe und ein H-Atom als Rest trägt, besitzen.

    Ketone sind chemische Substanzen, die eine nicht endständige Carbonylgruppe tragen (zwei Alkylreste).

    Carbanionen entstehen, wenn vom $\alpha$-C-Atom eines Ketons oder Aldehydes ein Proton abstrahiert wird. Dabei verbleibt das einzige Elektron vom Wasserstoff am Kohlenstoff, deswegen ist dieser negativ geladen. Die Deprotonierung erfolgt mit Nucleophilen. Diese Nucleophile sind Lewis-Basen, d.h. alle Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar haben wie z.B. Ammoniak, Alkohole oder Cyanid-Ionen.

  • Erkläre den Reaktionsmechanismus der Aldolreaktion und -kondensation.

    Tipps

    Ein Carbanion ist ein Nucleophil.

    Das Carbonyl-Kohlenstoffzentrum hat immer einer positive Partialladung.

    Lösung

    Zwei Moleküle Acetaldehyd (Ethanal) reagieren im stark basischen Medium $(OH^-,~{C_2H_5O}^- )$ nucleophil miteinander (siehe Abbildung), wobei ein Aldehyd entsteht, der gleichzeitig ein Alkohol ist („Aldol“). Das ist die Aldol-Addition. Nach Abspaltung eines Moleküls Wasser aus der gebildeten Hydroxygruppe und einem H-Atom des benachbarten C-Atoms spricht man von Aldol-Kondensation. Es entsteht Crotonaldehyd. Die Aldol-Kondensation ist eine Addition zweier Carbonylverbindungen und hat damit eine große Bedeutung beim synthetischen Aufbau von Molekülen (C-C-Bindungsknüpfung).

  • Bestimme die Produkte folgender Aldolreaktionen.

    Tipps

    Es gibt zu jedem Reaktionspaar mehrere Reaktionsprodukte. Zeichne dir die Moleküle auf. Wo kann deprotoniert werden?

    Die Deprotonierung erfolgt immer in der $\alpha$-Position.

    Lösung

    Bei genauer Betrachtung der Eduktmoleküle fällt auf, dass meist mehrere Stellen vorhanden sind, die deprotoniert werden können. Bei symmetrischen Molekülen wie Aceton äußert sich das nicht im Reaktionsprodukt (siehe Abbildung oben). Beim Propanal ist - wie beim Aceton - auch nur ein Produkt möglich, da nur an einer Stelle deprotoniert werden kann.

    Reagiert allerdings das symmetrische Aceton mit dem Butanon, so sind insgesamt drei verschiedene Produkte möglich:

    • 4-Methyl-hex-3-en-2-on,
    • 5-Methyl-hex-4-en-3-on,
    • 3,4-Dimethyl-pent-3-en-2-on.
    Auch bei der Reaktion von Acetaldehyd mit Aceton ist nicht nur ein Produkt möglich, sondern:
    • Pent-3-en-2-on,
    • 3-Methyl-but-2-en-al.
    Anhand der Produktvielfalt ist erkennbar, dass die Reaktion häufig nur zwischen zwei identischen Molekülen oder zwischen einer nicht enolisierbaren und einer enolisierbaren Verbindung stattfindet. Bei nicht enolisierbaren Verbindungen trägt das $\alpha$-Kohlenstoffatom kein H-Atom mehr, z.B. Benzaldehyd. Dadurch können die deprotonierbaren Atome vermindert werden und die Reaktion ist kontrollierbar.

  • Ermittle die Produkte der retro-Aldolreaktion.

    Tipps

    Methyl-phenyl-keton (Acetophenon)

    Die Deprotonierung findet immer an einem $\alpha$-C-Atom statt.

    Rückschluss auf die Edukte bekommst du, wenn du an dem $\alpha$-C-Atom, welches als Carbanion angegriffen hat, die Bindung spaltest.

    Lösung

    Die retro-Aldolreaktion ist die Umkehrreaktion der Aldolreaktion. Um herauszufinden aus welchen Ketonen oder Aldehyden sich das Produkt der Aldolreaktion zusammensetzt, kannst du entweder den Mechanismus nachvollziehen, wenn wieder Wasser addiert wird (Addition von Wasser an Doppelbindung) oder du betrachtest das $\alpha$-Kohlenstoffatom.

    Wie in der Abbildung zu sehen ist, ist das $\alpha$-C-Atom von der Carbonylverbindung, die als Carbanion an eine andere oder die gleiche Carbonylverbidnung angegriffen hat, ein Substituent der Doppelbindung. Um herauszufinden, um welche zwei Carbonylverbindungen es sich handelt, spaltest du die Doppelbindung. Das so entstehende endständige Alken erhält ein Sauerstoffatom an der Doppelbindung, sodass eine Carbonylgruppe entsteht. So können beide Edukte relativ leicht ermittelt werden. (Außerdem klappt dieser Trick auch bei der Herstellung.)

  • Erläutere die Notwendigkeit der Base in der Aldolreaktion.

    Tipps

    Die Verteilung der Partialladungen - durch Elektronegativität der Atome - spielt eine große Rolle beim Vorhersagen von Reaktionen.

    Lösung

    Eine Lewis-Base wie das Hydroxid-Ion kann entweder als Nucleophil angreifen oder als Base ein Proton abstrahieren. Im Fall einer Carbonylverbindung dient der Zusatz von starken Basen wie z.B. ein Natriumethanolat, Natronlauge oder Butyllithium (BuLi) zum Deprotonieren einer C-H-aciden Position. Das Sauerstoffatom zieht aufgrund seiner hohen Elektronegativität (3,5) das Bindungselektronenpaar zu sich. Dieser starke -I-Effekt sorgt dafür, dass die Elektronendichte des Alkylrestes ebenfalls zum Carbonylzentrum gezogen wird. Deswegen wird die Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom und dem Wasserstoffatom geschwächt, wodurch eine acide Position entsteht, die leicht ein Proton abgegeben kann. In einem Schritt kann immer nur ein Proton abstrahiert werden. Je nach Anzahl von elektronenziehenden Gruppen kann in einem nächsten Schritt noch ein zweites Proton abstrahiert werden (z.B. bei Malonsäurediethylester).

  • Zeige die Aldolreaktion mit Malonsäurediethylester.

    Tipps

    Die Reaktion dient zur Herstellung von Zimtsäure.

    NaOEt ist eine starke Base (Alkoholat).

    Lösung

    Der Malonsäurediethylester hat eine sehr stark C-H-acide Position zwischen beiden Carbonylgruppen. Ursache dafür ist, dass auf beiden Seiten eine stark elektronenziehende Gruppe vorhanden ist (-I-Effekt und -M-Effekt).

    Diese hohe Acidität wird für viele Reaktionen ausgenutzt. Zum Beispiel kann nach einer Deprotonierung an Benzaldehyd angegriffen werden. Durch eine Kondensationsreaktion bildet sich ein Michael-Akzeptor ($\alpha$,$\beta$-ungesättigte Carbonylverbindung). Wenn die Ester verseift werden (Rückreaktion der Veresterung), kann unter hohen Temperaturen decarboxyliert (Abspaltung von $CO_2$) werden, unter Bildung von Zimtsäure. Die Gesamtreaktion wird auch als Knoevenagel-Reaktion bezeichnet.

    Es existieren noch viele weitere Reaktionen mit Malonsäurediethylester, weil durch den Disäurecharakter ein breites Spektrum an Reaktion ermöglicht ist. Jedoch haben alle Reaktionen eine Gemeinsamkeit, nämlich die große Bedeutung, eine C-C- Bindungsknüpfung zu ermöglichen.

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