Die Aldolkondensation

Im Chemieunterricht der Qualifikationsphase wird manchmal ein schöner Versuch durchgeführt, die Synthese von Dibenzalpropanon.

Dieser Versuch ist ein gutes Beispiel für den wichtigen Reaktionstyp der Aldolkondensation.

Da die Schritte zur Bildung von Dibenzalpropanon recht umfangreich sind (insgesamt 8 Einzelschritte), soll eine Aldokondensation zunächst am einfacheren Beispiel der Kondensation von Aceton beschrieben werden.

Aldolkondensation am Beispiel von Aceton

Schema einer Aldolkondensation
Autor: Ulrich Helmich 04/2024, Lizenz: siehe Seitenende

Aldol-Kondensationen sind ein wichtiger Reaktionstyp der organischen Chemie und der Biochemie, und wenn man das Grundprinzip der nucleophilen Addition verstanden hat, sollte man auch mit diesem durchaus komplexen Reaktionstyp keine großen Probleme haben.

1. Einem Aceton-Molekül wird durch die starke Base OH^- ein Proton entzogen, es bildet sich ein Carbanion.
   
2. Ein solches Carbanion ist ein hervorragendes Nucleophil, das sich jetzt in einer nucleophilen Addition an ein zweites Aceton-Molekül anlagert.
3. Das negativ geladene O-Atom des Zwischenprodukts nimmt nun ein Proton auf, das von einem H₂O-Molekül gespendet wurde. Dadurch wird ein OH^--Ion zurück gewonnen, so dass man von einer basischen Katalyse sprechen kann.
   Das entstandene Additionsprodukt bezeichnet man als Aldol (Ald für Aldehyd, ol für Alkohol), daher bezeichnet man diese spezielle Form der nucleophilen Addition auch als Aldol-Addition.
4. Meistens wird aber in einem zusätzlichen Schritt noch ein Wasser-Molekül abgespalten. Diesen Schritt bezeichnet man dann als Aldol-Kondensation. Das Reaktionsprodukt dieser Reaktion ist dann eine α,β-ungesättigte Carbonylverbindung mit zwei konjugierten Doppelbindungen.

Dibenzalpropanon

Kommen wir nun zur Synthese von Dibenzalpropanon. Im Grunde handelt es sich hier um eine doppelte Aldolkondensation, wie wir gleich sehen werden.

Das folgende Reaktionsschema zeigt die acht Teilschritte dieser Synthese:

Die Synthese von Dibenzalpropanon in acht Schritten
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0

Schritt 1

Ein Aceton-Molekül gibt ein Proton an die starke Base OH^-- ab. Zurück bleibt ein Aceton-Molekül mit einer negativ geladenen CH₂^--Gruppe.

Schritt 2

Das Acton-Carbanion greift nun die C=O-Gruppe des Benzaldehyd-Moleküls in einer nucleophilen Addition an.

Schritt 3

Das negativ geladene O-Atom des Zwischenprodukts wird nun protoniert. Als Protonendonator fungiert ein Wasser-Molekül, und zurück bleibt ein Hydroxid-Ion. Damit wird das in Schritt 1 eingesetzte Hydroxid-Ion zurück gewonnen (basische Katalyse).

Schritt 4

Das Zwischenprodukt spaltet Wasser ab (Eliminierung), es bildet sich ein stabiles Reaktionsprodukt mit einer C=C-Doppelbindung.

Das Produkt ist recht stabil, die p_z-Orbitale der C=C-Doppelbindung und der C=O-Doppelbindung überlappen mit den sechs p_z-Orbitalen des Benzolrings, so dass sich ein stabiles pi-System aus insgesamt 10 p_z-Orbitalen mit 10 pi-Elektronen ergibt.

Schritt 5 bis 8

Die gleichen vier Reaktionsschritte finden jetzt noch einmal mit der CH₃-Gruppe des bisherigen Reaktionsproduktes statt, so dass wir am Ende ein Molekül haben, dass man als Aceton beschreiben kann, dessen äußere C-Atome mit je einem Toluol-Molekül über eine C=C-Doppelbindung verbunden sind. Diese Verbindung wird daher als Dibenzalpropanon bezeichnet.

Bedeutung der Aldolkondensation

Die Bedeutung der Aldolkondensation liegt darin, dass auch hier (ähnlich wie bei der Addition von Blausäure) neue C-C-Bindungen geknüpft werden. Solche Reaktionen sind für die Synthese komplexer organischer Moleküle von Bedeutung.