Organikum Organisch-chemisches Grundpraktikum

D. 7.2.1. Reaktionen von Carbonylverbindungen mit CH-aciden Verbindungen 527
Wie alle diese Beispiele zeigen, ist die Aldolreaktion von großer Vielseitigkeit und präparativ
äußerst bedeutungsvoll, um C-C-Bindungen zu knüpfen.
7.2.1.4. Knoevenagel-Reaktion
Die Knoevenagel-Kondensation im engeren Sinne ist ein Spezialfall der Aldolkondensation,
bei der Methylenkomponenten mit besonders großer CH-Acidität eingesetzt werden. Als
solche kommen Verbindungen in Frage, bei denen die Methylengruppe durch zwei Gruppen
aktiviert wird, z.B. Malonsäure, Malonsäurehalbester, Malonsäureester, Cyanessigsäure und
-ester, Malononitril und ß-Diketone. Infolge der Konjugationsmöglichkeit der Doppelbindung
mit dem ß-Dicarbonylsystem führt die Reaktion immer durch Wasserabspaltung zu den entsprechenden
ungesättigten gekreuzt konjugierten Verbindungen, z. B.:
\ / CN \ / CN
C=O + H2C C=C + H2O [7.136]
/ COOR / COOR
Die Analogie zu den unter den Bedingungen der Aldolkondensation gewonnenen, einfach
konjugierten ungesättigten Verbindungen (Allgemeine Arbeitsvorschrift zu Tab. 7.123, Varianten
D,E) ist evident. Deshalb können unter Knoevenagel-Reaktion im erweiterten Sinne auch
alle basekatalysierten Aldolkondensationen verstanden werden.
Mit den reaktionsfähigeren der genannten Methylenverbindungen, vor allem Cyanessigsäure
bzw. -ester und Malononitril, liefern sowohl Aldehyde als auch Ketone als Carbonylkomponenten
gute Ausbeuten, während die weniger reaktionsfähigen Methylenkomponenten oft
nur noch mit aromatischen Aldehyden glatt reagieren. Als Katalysatoren dienen Piperidin,
Ammoniumacetat, ß-Alanin und andere in Gegenwart von Eisessig.
Die Umsetzung einiger reaktionsträger Partner, z. B. von Malonester mit Ketonen, läßt sich
in Tetrahydrofuran/Pyridin mit Titantetrachlorid erzwingen, das dabei verbraucht wird:
Darstellung von Alkylidenmalonestern: LEHNERT, W, Tetrahedron Lett. 1970, 4723; Tetrahedron
29 (1973), 635.
In der Praxis werden vor allem zwei Varianten der Reaktion angewandt. Bei der Variante nach
COPE destilliert man das Reaktionswasser azeotrop ab. Malonsäuren und deren Halbester reagieren
auf diese Weise nur sehr schlecht und eignen sich nur für die Variante von KNOEVENAGEL-DOEB-
NER (vgl. die ArbeitsVorschrift). Dabei wird das Kondensationsprodukt decarboxyliert, und man
erhält direkt a,ß-ungesättigte Monocarbonsäuren. Dieses Verfahren ist häufig bedeutend einfacher
als die klassische Perkin-Synthese. Es hat weiterhin den Vorteil, auch bei aliphatischen Aldehyden
anwendbar zu sein, wobei substituierte Acrylsäuren entstehen. (VgI. damit die Darstellung von
Cinnamonitrilen durch phasentransferkatalysierte Aldolkondensation, Tab. 7.123, Variante E.)
Wie können Cinnamonitrile nach KNOEVENAGEL-ÜOEBNER hergestellt werden?
Allgemeine Arbeitsvorschriften für die Knoevenagel-Reaktion (Tab. 7.137)
A. Variante nach Cope
In einem 500-ml-Rundkolben mit Wasserabscheider und Rückflußkühler erhitzt man ein Gemisch
von 0,5 mol der Methylenkomponente (Cyanessigester, Malonester, Cyanessigsäure, Malononi- Q
tril), 0,5 mol des betreffenden Aldehyds oder Ketons 1 ) 0,01 bis 0,05 mol des angegebenen Katalysators
und 0,1 mol Eisessig in 150 ml Toluen unter Rückfluß. Die Reaktion ist beendet, wenn sich
kein Wasser mehr abscheidet (2 bis 6 Stunden). Man läßt abkühlen und wäscht die Toluenschicht
viermal mit wenig halbgesättigter Kochsalzlösung, trocknet über Natriumsulfat und destilliert das
Toluen ab. Der Rückstand wird umkristallisiert oder destilliert.
) Bei niederen aliphatischen Aldehyden und Ketonen (bis zum Pentanon) setzt man besser 0,6 mol der
Carbonylverbindung ein. Flüssige Ausgangsstoffe werden frisch destilliert verwendet.
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