Substanzklassen

Acetessigester- und Malonestersynthese

Wie man mit Acetessigester Methylketone und mit Malonester Carbonsäuren aufbaut und Zielmoleküle retrosynthetisch in Baustein und Halogenalkan zerlegt.

Prüfungsrelevanz: gut zu wissen ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Die Acetessigestersynthese baut Methylketone, die Malonestersynthese Carbonsäuren durch Alkylierung CH-acider Ester und anschließende Abspaltung der Estergruppe auf.
  • Acetessigester liefert die Acetonyl-Einheit \(\ce{CH3COCH2-}\): 1-Brombutan gibt Heptan-2-on, 2-Ethylacetessigester gibt Pentan-2-on.
  • Retrosynthese: Zielketon minus Acetonyl-Einheit ergibt den Rest des Halogenalkans.
  • Malonester wird höchstens zweifach alkyliert, das Produkt ist \(\ce{R-CH2-COOH}\): Benzylchlorid gibt 3-Phenylpropionsäure, zweimal 1-Brompropan gibt Valproinsäure.
  • Claisen-Kondensation, Ketonspaltung und Wolff-Kishner-Reduktion führen von Benzoe- und Phenylessigsäureethylester zu 1,2-Diphenylethan.

Dieses Kapitel ist für Supporter

Relaxed ins Stex ist ein kleines, unabhängiges Projekt. Mit einem Zugang unterstützt du uns und schaltest das ganze 1. Staatsexamen frei. ❤️

Zugang freischalten

Bitte bestätige zuerst deine E-Mail-Adresse

Wir haben dir einen Link geschickt. Erst mit bestätigter E-Mail-Adresse kannst du einen Zugang freischalten und nutzen.

Zum Konto

Worum es geht

Beide Synthesen nutzen CH-acide Ester als Bausteine, um Kohlenstoffketten gezielt zu verlängern. Acetessigester führt zu Methylketonen, Malonester zu Carbonsäuren. Auf diesem Weg entsteht etwa das Antiepileptikum Valproinsäure.

Acetessigestersynthese

Die Acetessigestersynthese baut Methylketone auf. Acetessigsäureethylester liefert die Acetonyl-Einheit \(\ce{CH3COCH2-}\), das Halogenalkan den Rest R. Die Estergruppe ist nur Hilfsgruppe und geht am Ende als \(\ce{CO2}\) und Ethanol verloren.

\[\ce{CH3COCH2COOEt + NaOEt + R-Br -> CH3COCH(R)COOEt + NaBr + EtOH}\]

\[\ce{CH3COCH(R)COOEt + H2O -> CH3COCH2R + CO2 + EtOH}\]

Reaktionsschema von Acetessigester über den 2-Alkylacetessigester zum Methylketon mit hervorgehobener CH3COCH2-Einheit

Acetessigestersynthese: Die Acetonyl-Einheit bleibt, die Estergruppe geht als CO2 und Ethanol verloren.

Die Teilschritte kennst du aus der C-Alkylierung von β-Dicarbonylen und der Ketonspaltung:

  1. Deprotonierung: Natriumethanolat entfernt ein acides H-Atom am C-2 zwischen beiden Carbonylgruppen. Es entsteht ein Enolat.
  2. Alkylierung: Das Enolat greift das Halogenalkan nach \(S_\mathrm{N}2\) an.
  3. Verseifung: Verdünnte Lauge oder Säure spaltet den Ester zur β-Ketosäure.
  4. Decarboxylierung: Beim Erwärmen spaltet die β-Ketosäure über einen cyclischen Übergangszustand \(\ce{CO2}\) ab. Das Enol tautomerisiert zum Keton.

Mechanismus mit Pfeilen: Deprotonierung, nucleophiler Angriff, Hydrolyse und CO2-Abspaltung

Teilschritte der Acetessigestersynthese von der Deprotonierung bis zur Decarboxylierung.

Das Produkt ist um die Acetonyl-Einheit länger als der eingeführte Rest. Mit 1-Brombutan entsteht so Heptan-2-on. 2-Ethylacetessigester gibt Pentan-2-on (Methylpropylketon) und nicht Butan-2-on, denn die \(\ce{CH2}\)-Gruppe des Bausteins zählt mit. 2-Isobutylacetessigester liefert 5-Methylhexan-2-on, Ethyl-2-acetylpentanoat mit seinem Propylrest Hexan-2-on. Solche Methylketone stammen immer aus der Ketonspaltung, denn die Säurespaltung liefert Carbonsäuren.

💡 Merke

Retrosynthese: Vom Zielketon die Acetonyl-Einheit abtrennen, der Rest ist R im Halogenalkan. Octan-2-on verlangt also 1-Brompentan.

Malonestersynthese

Die Malonestersynthese liefert nach demselben Prinzip Carbonsäuren. Der Rest R wird am α-C des Malonsäurediethylesters gebunden. Seine Kette wächst dabei um zwei C-Atome zu \(\ce{R-CH2-COOH}\).

\[\ce{CH2(COOEt)2 + NaOEt + R-Br -> RCH(COOEt)2 + NaBr + EtOH}\]

\[\ce{RCH(COOEt)2 + 2 H2O -> R-CH2-COOH + CO2 + 2 EtOH}\]

Natriumethanolat deprotoniert die CH-acide Methylengruppe. Da sie nur zwei acide H-Atome trägt, gelingt die Alkylierung höchstens zweimal. Mit überschüssigem Alkylhalogenid entsteht der Dialkylmalonester. Die Hydrolyse ergibt die substituierte Malonsäure, die beim Erhitzen decarboxyliert.

Benzylchlorid liefert so 3-Phenylpropionsäure \(\ce{C6H5CH2CH2COOH}\). Zweifache Alkylierung mit 1-Brompropan führt zur Valproinsäure (2-Propylpentansäure).

Reaktionsschema von Malonester über Dipropylmalonester zur 2-Propylpentansäure

Malonestersynthese am Beispiel der Valproinsäure.
A Acetessigestersynthese
  • Baustein \(\ce{CH3COCH2-}\)
  • Produkt: Methylketon
  • Spaltung: Ketonspaltung
B Malonestersynthese
  • Baustein \(\ce{-CH2COOH}\)
  • Produkt: Carbonsäure
  • Spaltung: Hydrolyse, Decarboxylierung

Kombinierte Sequenzen

Die Bausteine lassen sich in längere Sequenzen einbauen. Ein Beispiel führt von zwei Estern zu 1,2-Diphenylethan:

  1. Claisen-Kondensation: Das Enolat des Phenylessigsäureethylesters greift Benzoesäureethylester an. Dieser hat kein α-H und wirkt nur als Acceptor. Es entsteht der β-Ketoester \(\ce{C6H5CO-CH(C6H5)-COOEt}\).
  2. Ketonspaltung: Verseifung und Decarboxylierung ergeben Desoxybenzoin \(\ce{C6H5COCH2C6H5}\).
  3. Reduktion: Die Wolff-Kishner-Reduktion macht aus der Ketogruppe eine \(\ce{CH2}\)-Gruppe.

Dreistufige Reaktionssequenz mit Strukturformeln bis 1,2-Diphenylethan

Von zwei Estern zum 1,2-Diphenylethan: Claisen, Ketonspaltung, Wolff-Kishner.

Beim Verfolgen einer Sequenz notiert man nach jedem Schritt nur die Gruppe, die sich verändert hat.

Quiz

Teste dich mit 3 Karten
richtig oder falsch iWarum nur Aussagen? Fragen mit fünf Antworten löst man am sichersten, indem man jede Aussage einzeln bewertet: ✓✓ sicher richtig, ✓ eher richtig, 0 unsicher, ✗ eher falsch, ✗✗ sicher falsch. Mit dem Ausschlussprinzip ergibt sich daraus die Lösung. Dieses einzelne Bewerten ist der wichtigste Handgriff fürs Examen, und genau den übst du hier.

Aussage 1

Am α-C-Atom des Malonsäurediethylesters lassen sich höchstens zwei Alkylreste einführen.

Die Methylengruppe trägt nur zwei acide H-Atome.

Aussage 2

Die Folge Claisen-Kondensation, Ketonspaltung und Wolff-Kishner-Reduktion führt von Benzoesäure- und Phenylessigsäureethylester zu 1,2-Diphenylethan.

Über den β-Ketoester und Desoxybenzoin wird die Ketogruppe schließlich zur \(\ce{CH2}\)-Gruppe reduziert.

Aussage 3

Die Ketonspaltung von 2-Ethylacetessigsäureethylester liefert Butan-2-on.

Die \(\ce{CH2}\)-Gruppe des Bausteins zählt mit: Es entsteht \(\ce{CH3COCH2CH2CH3}\), also Pentan-2-on.

Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️

Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.

Zurück nach oben