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Tutorial MenueStruktur und Reaktionen von Carbonyl-VerbindungenLerneinheit 7 von 8

Einführung in die Reaktionen der Enole und Enolate

Alkylierung der α-Position von C-H-aciden Verbindungen

Das Enolat-Anion kann als Nucleophil reagieren und SN2-Reaktionen mit Alkylhalogeniden eingehen. Durch den ambidenten Charakter des Enolat-Anions kann es sowohl zu einer C- bzw. zur O-Alkylierung kommen. Die Brauchbarkeit dieser Reaktion hängt dann davon ab, an welcher der beiden Positionen die Alkylierung schneller verläuft und wie groß der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Reaktionen ist. Besteht keine oder nur eine geringe Selektivität, ist die Reaktion eher ungeeignet. An der Orbitaldarstellung des HOMOs im Chime ist zu erkennen, wie hier die Elektronendichte auf das Sauerstoff-Atom und das zweite Kohlenstoff-Atom verteilt ist.

Tab.1
C- und O-Alkylierung von Enolaten
HOMO des Enolats
Mouse
Abb.1

Transparenz: ein/aus

Abb.2

Meist sind die C-Atome der Enolate nucleophiler als der Sauerstoff, so dass eine Alkylierung überwiegend an dieser Position eintritt (C-Alkylierung). Das gilt vor allem für β-Dicarbonyl-Verbindungen, bei denen die Acidität der α-H-Atome zudem noch beträchtlich größer ist als bei den einfachen Carbonyl-Verbindungen. Die Problematik einer möglicherweise zu geringen oder fehlenden Selektivität zwischen der C- und O-Alkylierung ist aber nicht der einzige Nachteil. Das einmal alkylierte Produkt kann weiter alkyliert werden, was zu unerwünschten Produktgemischen führt.

Abb.3
Mehrfachalkylierung

Eine Möglichkeit, eine Mehrfachalkylierung zu vermeiden, ist die Verwendung von Carbonyl-Verbindungen die nur ein einziges H-Atom in der α-Position tragen z.B. CR3COCHR2. Eine breiter anwendbare Methode zu Vermeidung einer Mehrfachalkylierung ist die Verwendung einer sperrigen Base. Eine der gebräuchlichsten Basen dafür ist das LDA (Lithiumdiisopropylamid). Die sterische Hinderung zwischen einer schon alkylierten α-Position und dieser sehr sperrigen Base verhindert das Abstrahieren eines weiteren Protons. Alkylierungen von Enolaten verlaufen nach einem SN2-Mechanismus, so dass nur LDA-aktive Alkylhalogenide eingesetzt werden können, also Methylhalogenide, primäre und eventuell noch sekundäre Halogenide. Die Alkylierung von Carbonyl-Verbindungen in α-Position ist also nur dann geeignet, wenn

  • es eine eindeutige Bevorzugung des Carbanions gegenüber dem Enolat-Sauerstoff gibt (was meist der Fall ist).
  • eine eindeutige (selektive) Abspaltung eines α-H-Atoms in einer Position möglich ist, wie z.B. bei den Aldehyden.
  • selektiv nur ein Proton abgespalten werden kann (z.B. durch LDA), so dass Mehrfachalkylierung vermieden werden kann.

Eine andere Möglichkeit, diese Probleme zu umgehen, ist die Verwendung von Enaminen. Hierdurch kann zumindest das Problem der O-Alkylierung beseitigt werden.

Übung 1

Übung 2

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