Aldolna kondenzacija je reakcija kondenzacije u organskoj hemiji u kojoj dva karbonilna dijela (aldehida ili ketona) reaguju formirajući β-hidroksialdehid ili β-hidroksiketon (aldolna reakcija), a zatim slijedi reakcija dehidratacije da bi se dobio konjugirani sistem (konjugovani sistem) [Alfa-beta nezasićeni karbonilni spojevi enon).

Ukupna jednačina reakcije je sljedeća (gdje Rs mogu biti H) Pregled aldolne kondenzacije|588x588px

Aldolne kondenzacije su važne u organskoj sintezi i biohemiji, kao načini formiranja veza ugljik-ugljik.

U svom uobičajenom obliku, uključuje nukleofilnu adiciju ketona enolata na aldehid kako bi se formirao β-hidroksi keton, ili aldol (aldehid + alkoholol), strukturna jedinica koja se nalazi u mnogim prirodnim molekulama i farmaceutskim proizvodima.

center|570x570px|Aldolna reakcija

Termin "aldolna kondenzacija" se također često koristi, posebno u biohemiji, da bi se označila samo prva (adicijska) faza procesa – sama aldolna reakcija – kao katalizirana pomoću aldolaze. Međutim, prvi korak je formalno adicijska reakcija, a ne kondenzacijska reakcija jer ne uključuje gubitak male molekule.

Mehanizam Prvi dio ove reakcije je aldolna reakcija, drugi dio je dehidracija – eliminacijska reakcija (uključuje uklanjanje molekule vode ili molekule alkohola). Dehidratacija može biti praćena dekarboksilacijom, kada je prisutna aktivirana karboksilna grupa. Produkt aldolne adicije može se dehidrirati putem dva mehanizma; jaka baza poput kalij t-butoksida, kalij-hidroksida ili natrij-hidrida deprotonira produkt u enolat, koji se eliminiše putem E1cB mehanizma, dok dehidracija u kiselini teče putem mehanizma E1-reakcije. U zavisnosti od prirode željenog produkta, aldolna kondenzacija se može provesti pod dva široka tipa uslova: kinetička ili termodinamička kontrola. I ketoni i aldehidi su pogodni za reakcije aldolne kondenzacije. U primjerima u nastavku koriste se aldehidi.

Aldolna kondenzacija katalizirana bazom Mehanizam aldolne kondenzacije katalizirane bazom može se vidjeti na slici ispod. center|600px| Mehanizam za aldolnu kondenzaciju u baznim uslovima, koji se odvija putem enolatnih međuprodukata i eliminacije E1CB. Korak 1 počinje kada hidroksidni ion (jaka baza) apstrahuje visoko kiseli proton na α-ugljiku aldehida. Ova deprotonacija uzrokuje pomicanje elektrona iz C-H veze i stvaranje enolata putem procesa sličnog E2. Nukleofilni enolat napada drugu instancu slobodnog aldehida u koraku 2, što rezultira formiranjem nove C-C veze. U koraku 3, negativni naboj se razdvaja apstrakcijom protona iz vode da bi se formirao aldol, čime se regenerira bazni katalizator. U drugom dijelu reakcije, baza apstrahuje drugi preostali proton na α-ugljiku u E1cb-eliminaciji. U sljedećem koraku, reformacija karbonila eliminira hidroksidnu izlaznu grupu, ponovo regenerirajući bazni katalizator i formirajući produkt aldolne kondenzacije (enon).

Kiselinom katalizirana aldolna kondenzacija Mehanizam za kiselinom kataliziranu aldolnu kondenzaciju može se vidjeti na slici ispod. thumb|300px|Animacija osnovnog katalitskog mehanizma reakcije aldolne kondenzacije thumb|300px|Animacija mehanizma reakcije aldolne kondenzacije katalizirane kiselinomAnimacija, katalizirana bazom:::::::::::::::::::::::::::::::::::

Animacija, katalizirana kiselinom Korak 1 uključuje aktivaciju prvog karbonila putem protona, što pojačava elektrofilnost njegovog ugljika. Voda djeluje kao baza u koraku 2 kako bi tautomerizirala ovaj aktivirani karbonil u enol, ravnotežu pomjerenu udesno kiselim uvjetima. Ovaj enol je nukleofil, koji napada aktiviranu karbonilnu grupu u drugom molekulu u koraku 3 kako bi se dobio protonirani β-hidroksikarbonil, koji brzo disocira svoj višak protona u koraku 4. U koraku 5, usamljeni par na β-hidroksilnom kisiku zatim prihvata slobodni proton, aktivirajući ga kao izlazeću grupu. Korak 6 pokreće E1 reakciju, u kojoj voda izlazi, formirajući karbokation. Drugi molekul vode dovršava E1 reakciju uklanjanjem α-protona, razdvajanjem karbokationa i formiranjem dvostruke veze. Ovo konačno daje konjugirani enonski proizvod. Animacija mehanizma reakcije aldolne kondenzacije katalizirane bazom Animacija mehanizma reakcije aldolne kondenzacije katalizirane kiselinom

Ukrštena aldolna kondenzacija

Ukrštena aldolna kondenzacija je rezultat dva različita karbonilna spoja koji sadrže α-vodik (vodike) koji se podvrgavaju aldolnoj kondenzaciji. Obično to dovodi do četiri moguća produkta, jer bilo koji karbonilni spoj može djelovati kao nukleofil, a samokondenzacija je moguća, što čini sintetski beskorisnu smjesu. Međutim, ovaj problem se može izbjeći ako jedan od spojeva ne sadrži α-vodik, što ga čini neenolizabilnim. U aldolnoj kondenzaciji između aldehida i ketona, keton djeluje kao nukleofil, jer njegov karbonilni ugljik ne posjeduje visoki elektrofilni karakter zbog +I efekta i sterne prepreke. Obično je ukršteni produkt glavni. Bilo kakvi tragovi samoaldolnog produkta iz aldehida mogu se isključiti, tako što se prvo pripremi smjesa odgovarajuće baze i ketona, a zatim se aldehid polako dodaje u navedenu reakcijsku smjesu. Korištenje previše koncentrirane baze moglo bi dovesti do konkurentne Cannizzarove reakcije.

Primjeri Aldox proces, koji su razvili Royal Dutch Shell i Exxon, pretvara propen i sintetski plin u 2-etilheksanol putem hidroformilacije do butiraldehida, aldolne kondenzacije do 2-etilheksanala i konačno hidrogenacije.Graduated hydrogenation of aldox aldehydes to alcohols alt=Aldoksni proces|center|frameless|635x635px Pentaeritritol se proizvodi u velikim količinama počevši od unakrsne aldolne kondenzacije acetaldehida i tri ekvivalenta formaldehida, da bi se dobila pentaeritroza, koja se dalje reducira u Cannizzarovoj reakciji. Sinteza pentaeritritola|center

Opseg Etil 2-metilacetoacetat i kampolenski aldehid reaguju aldolnom kondenzacijom. Sintetski postupak Etil 2-metilacetoacetat (2) se dodaje u rastvor natrij-hidrida u dioksanu, koji se miješa. Zatim se dodaje kampolenski aldehid (1) i smjesa se zagrijava refluksom 15 sati. Nakon toga se dodaje 2N hlorovodična kiselina i smjesa se ekstrahuje sa dietil-eterom. Kombinovani organski slojevi se isperu sa 2N hlorovodičnom kiselinom, zasićenim natrij-bikarbonatom i slanom vodom. Organska faza se suši preko bezvodnog natrij-sulfata i rastvarač isparava pod smanjenim pritiskom, dajući ostatak koji se pročišćava vakuumskom destilacijom, dajući 3 (58%). je tipično za ovu vrstu reakcije. U procesu, pored vode, ekvivalent etanola i ugljik-dioksida gubi se u dekarboksilaciji.

thumb|Aldolna kondenzacija etil 2-metilacetoacetata i kampolenskog aldehida.|center|700x700px

Etil glioksilat 2 i glutakonat (dietil-2-metilpent-2-enedioat) 1 reaguju na izoprentrikarboksilnu kiselinu 3 (izopren (2-metilbuta-1,3-dien) skelet) sa natrij-etoksidom. Ovaj reakcijski produkt je vrlo nestabilan sa početnim gubitkom ugljik-dioksida, a nakon toga slijedi mnogo sekundarnih reakcija. Vjeruje se da je to zbog sternog naprezanja koje nastaje iz metil grupe i karboksilne grupe u cis-dienoidnoj strukturi.

center|500px| Izopren-trikarboksilna kiselina Povremeno, aldolna kondenzacija je zakopana u višestepenoj reakciji ili u katalitskom ciklusu kao u sljedećem primjeru:

center|500px|Ru katalizirana ciklizacija terminalnih alkinala u cikloalkene U ovoj reakciji, alkinal 1 pretvara se u cikloalken 7 s rutenijskim katalizatorom, a stvarna kondenzacija se odvija s međuproduktom 3 do 5. Podrška za mehanizam reakcije zasniva se na označavanju izotopa.

Reakcija između mentona ((2S,5R)-2-izopropil-5-metilcikloheksanona) i anisaldehida (4-metoksibenzaldehida) je komplikovana zbog sternog oklopa ketonske grupe. Ova prepreka se prevazilazi korištenjem jake baze kao što je kalij-hidroksid i vrlo polarnog rastvarača kao što je DMSO u reakciji ispod:

center|400px| Claisen-Schmidtova reakcija Proizvod se može epimerizirati putem uobičajenog međuprodukta —enolata A— za pretvaranje između originalnih (S,R) i (R,R) epimera. (R,R) produkt je nerastvorljiv u reakcijskom rastvaraču, dok je (S,R) rastvorljiv. Taloženje (R,R) produkta pokreće epimerizaciju reakciju ravnoteže da bi se ovo formiralo kao glavni produkt.

Ostale kondenzacijske reakcije Postoje i druge reakcije karbonilnih spojeva slične aldolnoj kondenzaciji:

Kada je baza amin i spoj aktivnog vodika je dovoljno aktiviran, reakcija se naziva Knoevenagelova kondenzacija. U Perkinovoj reakciji aldehid je aromatski, a enolat nastaje iz anhidrida. Claisen-Schmidtova kondenzacija između aldehida ili ketona koji ima α-vodik s aromatskim karbonilnim spojem kojem nedostaje α-vodik. Claisenova kondenzacija uključuje dva esterska spoja. Dieckmannova kondenzacija uključuje dvije esterske grupe u istoj molekuli i daje ciklički molekul. U Japp-Maitlandovoj kondenzaciji voda se ne uklanja eliminacijskom reakcijom, već nukleofilnim zamjenom. Robinsonova anulacija uključuje α,β-nezasićeni keton i karbonilnu grupu, koje prvo stupaju u Michaelovu reakciju prije aldolne kondenzacije. U Guerbetovoj reakciji, aldehid, formiran in situ iz alkohola, samokondenzuje se u dimerizirani alkohol.

Također pogledajte Auwersova sinteza Aldolna adicija

Reference

Napomene

Vanjski linkovi Organic Chemistry Portal

Kategorija:Aldehidi Kategorija:Ketoni Kategorija:Biohemija