zum Directory-modus

Tutorial MenueAlkeneLerneinheit 5 von 5

Reaktionen der Alkene

Birch-Reduktion

Katalytische Hydrierungen von Benzol oder Benzolderivaten führen immer zu vollständig hydrierten Produkten. Eine selektive Reduktion zu Cyclohexadienen ist jedoch über einen Ein-Elektronen-Übertragungsmechanismus möglich. Ein Beispiel einer solchen Umsetzung ist die Birch-Reduktion nach Arthur J. Birch.

Der Mechanismus der Birch-Reduktion beginnt mit der Übertragung eines einzelnen Elektrons auf den aromatischen Kern, wobei zunächst ein Radikal-Anion entsteht. Durch Ethanol als Protonenspender wird diese Spezies zu einem Cyclohexadienyl-Radikal protoniert. Dieses resonanzstabilisierte Allyl-Radikal wird durch eine weitere Ein-Elektronen-Übertragung in das Cyclohexadienyl-Anion überführt, das nachfolgend durch weiteren Alkohol protoniert wird. Überraschenderweise bildet sich nach abschließender Protonierung ausschließlich das 1,4-Cyclohexadien und nicht das thermodynamisch stabilere konjugierte 1,3-Cyclohexadien. Bei substituierten Aromaten entscheidet die Substitution die Lage der 1,4-Doppelbindungen:

  • Elektronendonatoren (z.B. Alkyl-, Alkoxy-Gruppen) sind im Produkt an einer Doppelbindung lokalisiert
  • Elektronenziehende Gruppen (wie COOH, CN) sitzen an der Methylen-Gruppe.
Abb.1
Birch-Reduktion
Abb.2
Mechanismus

Ebenso selektiv wie sich Benzol und Benzolderivate in Cyclohexadien-Derivate überführen lassen, können durch diese Ein-Elektronen-Übertragungsreaktionen auch Alkine zu trans-Alkenen umgesetzt werden. Reaktionsmedium ist dabei flüssiges Ammoniak. Als Elektronenspender dienen die Alkalielemente Lithium oder Natrium.

Abb.3
Radikalische Reduktion von Alkinen
Abb.4
Mechanismus der Alkin-Reduktion

Auch hier führt die langsame Ein-Elektronen-Übertragung auf das Alkin-System zunächst zu einem Radikal-Anion, das protoniert und noch einmal durch weiteren Elektroneneinfang und nachfolgende Protonierung in ein trans-Alken übergeht.

Übungen: Birch-Reduktion

Literatur

Zimmerman, H. E. (1961): Orientation in Metal Ammonia Reductions. In: Tetrahedron. 16 , 169-176
Zimmerman, H. E.; Wang, P. A. (1993): The Regioselectivity of the Birch Reduction. In: J. Am. Chem. Soc.. 115 , 2205-2216
Seite 25 von 60