Organische Chemie
Einleitung
Theorie
Übungen
Sachverzeichnis
Impressum
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CHEMISCHE BINDUNG |
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CHEMISCHE REAKTION |
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ISOMERIE |
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STOFFKLASSEN |
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DARSTELLUNG |
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Alkane Cycloalkane Halogenalkane Alkene Alkine Alkohole Thiole Ether Carbonyle Carbonsäuren Ester Anhydride Säurehalogenide Amide Nitrile Aromaten Heteroaromaten Phenole Amine Kohlenhydrate Aminosäuren Peptide DNS |
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REAKTIONEN |
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DATEN |
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ÜBERSICHT |
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NAMENS- REAKTIONEN |
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DARSTELLUNG DER ALKENE
Die Alkene (Olefine) werden großtechnisch bei der Erdölverarbeitung durch thermische Crack-Verfahren oder katalytische Dehydrierung von Alkanen gewonnen:  Im Labor werden oft sogenannte Eliminierungsreaktionen für die Alken-Synthese genutzt. Wie der Name schon verrät, werden bei dieser Reaktion kleine Molekülteile (zwei Atome oder Gruppen) aus einem größeren heraus eliminiert (abgespalten), ohne das andere Gruppen an ihre Stelle treten. Es entsteht ein neues, kleineres ungesättigtes Molekül mit einer Doppelbindung:  Ähnlich wie bei der nukleophilen Substitution werden auch hier, je nach Geschwindigkeitsgesetz, zwei Typen unterschieden: (v = Reaktionsgeschwindigkeit; k = Geschwindikeitskonstante; [...] = Konzentration) Für die Reaktionsgeschwindigkeit gilt: v = k . [A]. Die Reaktion gehorcht einem Geschwindigkeitsgesetz erster Ordnung. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nur von der Konzentration eines Reaktionspartners abhängig! Für die Reaktionsgeschwindigkeit gilt: v = k . [A] . [B]. Die Reaktion gehorcht einem Geschwindigkeitsgesetz zweiter Ordnung. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Konzentration beider Reaktionspartner. Der erste Reaktionsschritt dieser Reaktion entspricht dem der SN1-Reaktion: die heterolytische Spaltung einer C-X-Bindung in ein instabiles Carbeniumion und ein X--Ion. Auch hier ist dieser Schritt der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Im folgenden schnellen Reaktionsschritt kann das Carbeniumion mit einem Nukleophil reagieren (SN1-Reaktion), oder es wird vom benachbarten Kohlenstoffatom (  Die Eliminierung wird in diesem Falle Dehydrohalogenierung (Abspaltung von Halogenwasserstoff) genannt. Animation einer Eliminierungsreaktion: als  .mpg /
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als .rmDie E1-Reaktion kann aber z. B. auch mit Alkoholen unter Wasserabspaltung mittels Säurekatalyse durchgeführt werden, dann heißt die Reaktion Dehydratisierung (siehe hier, Animation hier als .mpg /
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als .rm).Das Hydroxyl-Ion ist eine schlechte Abgangsgruppe, erst als Wasser ist es abspaltbar, daher die Säurekatalyse. In den meißten Fällen treten die SN1- und die E1-Reaktion nebeneinander als Konkurenzreaktionen auf. Das Verhältnis von SN1 / E1 ist nur wenig zu beeinflussen. Der energetische Verlauf ähnelt sehr stark dem der SN1-Reaktion: 
Versuch zur monomolekularen Eliminierung (Darstellung von Cyclohexen) Eine Eliminierung kann auch nach einem bimolekularen Mechanismus ablaufen. Als zweites Reagenz wirkt dabei eine starke Base. Der Mechanismus soll kurz an einem Beispiel erläutert werden:  Durch einen Angriff der Base auf ein Proton eines b-Kohlenstoffatoms wird ein Wasser-Molekül gebildet und abgespalten. In dem Maße, wie dieses Wasser aus dem Übergangszustand abgespalten wird, bildet sich eine zweite Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung (p-Bindung) aus und das Halogenid (oder eine andere Abgansgruppe) spaltet sich ab (gleichzeitige oder konzertierte Aktion). Es ensteht das Alken, Wasser und das Halogenid. Durch Experimente konnte gezeigt werden, das das abgespaltene Proton trans-ständig, d.h. am weitesten entfernt, von der Abgangsgruppe stehen muß. Man bezeichnet den Mechanismus auch als anti-Eliminierung. So reagiert z. B. das All-trans-1,2,3,4,5,6-Hexachlorcyclohexan gar nicht nach diesem Mechanismus, weil es keine trans zu den Chlor-atomen stehenden Protonen gibt. Durch geschickte Wahl des Eduktes können somit genau definierte (E)- oder (Z)-Alkene erhalten werden:  (Newman-Projektion: siehe hier: als .mpg /
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als .rm)
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, das es noch eine dritte Form der b-Eliminierung gibt, und zwar die E1cB-Reaktion. Dabei wird zunächst ein Proton von einem Kohlenstoffatom abgespalten und es bleibt ein Carbanion zurück. Dieses stabilisiert sich durch die Ausbildung einer Doppelbindung zum benachbarten Kohlenstoffatom, welches seinerseits eine Abgangsgruppe eliminiert. Der Name E1cB steht für E1 conjugated (konjugierte) Base: 
Die Mechanismen aller zwei (drei) Eliminierungsreaktionen gehen ähnlich wie die nukleophile Substitution fließend ineinander über. Die zwei (drei) dargestellten Reaktionsmechanismen stellen daher die Extremformen dar. Alkine werden bei Behandlung mit Wasserstoff meißt bis zum Alkan reduziert. Bei Verwendung eines speziellen Katalysators (Pd/ CaCO3, Lindlar-Katalysator) kann diese Reaktion jedoch auf der Stufe des Alkens angehalten werden. Es enstehen ausschließlich (Z)-Alkene: 
Birch-Reduktion : Partielle Reduktion von Aromaten Diels-Alder-Reaktion : [4+2]Cycloaddition eines konjugierten Diens mit einem Dienophil Wittig-Reaktion : Darstellung von Olefinen aus Carbonylverbindungen und Phosphor-Yliden
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Organische Chemie Kompakt (Version 3.0), © CDCH Verlag, Hamburg, 2004.
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