Knoevenagel-kondensaatio

Knoevenagel-kondensaatio on kondensaatioreaktio, joka tapahtuu niin kutsutun happamia vetyjä sisältävän aktivoidun metyleeniyhdisteen, esimerkiksi malonihappojohdannaisen, ja aldehydien tai ketonien välillä. Tuotteena muodostuu α,β-tyydyttymätön johdannainen. Knoevenagel-kondensaatiota voidaan pitää aldolikondensaation johdannaisreaktiona ja se on tärkeä hiili-hiilisidoksia muodostava reaktio. Reaktio on nimetty löytäjänsä Emil Knoevenagelin mukaan ja hän raportoi reaktion ensimmäisen kerran vuonna 1898. Knoevenagel-kondensaatio on osa eräiden muiden reaktioiden mekanismia, esimerkiksi osa Hantzschin pyridiinisynteesiä ja Gewald-reaktiota.

Reagenssit ja mekanismi
Knoevenagel-kondensaatioissa nukleofiilina toimii aktivoitu metyleeniyhdiste, joka yleensä on enolaatti tai enolaatinkaltainen yhdiste. Nukleofiileinä reaktioissa käytetään usein malonihappoa tai sen estereitä kuten dietyylimalonaattia tai Meldrumin happoa, diketoneita kuten dimedonia, nitrometaania, syanoasetaattiestereitä tai maloninitriiliä. Elektrofiilinä reaktiossa toimii aldehydi tai ketoni ja elektrofiilillä ei usein ole protonia α-asemassa karbonyyliryhmään nähden, joten se ei voi muodostaa enolaattia reaktio-olosuhteissa.

Knoevenagel-kondensaatiossa katalyyttinä toimii emäs. Yleisesti käytettyjä katalyyttejä ovat ammoniumasetaatti, piperidiini, piperidiiniasetaatti, pyridiini tai alumiinioksidi tai zeoliitit. Lisäksi usein reaktioseokseen lisätään puskuriksi jotain happoa esimerkiksi etikkahappoa. Ensimmäisessä vaiheessa emäs vastaanottaa protonin aktivoidulta metyleeniyhdisteeltä, jolloin muodostuu enolaatti tai enolaatin kaltainen välivaihe. Nukleofiilinen enolaatti reagoi elektrofiilisen karbonyyliyhdisteen kanssa muodostaen aldolituotteen. Yleensä tätä aldolia ei eristetä vaan siitä eliminoituu vettä ja muodostuu α,β-tyydyttymätön yhdiste. Eliminoituva vesi voidaan poistaa reaktioseoksesta käyttämällä Dean–Stark-laitetta.

Knoevenagel-kondensaatiota voidaan nopeuttaa ja saantoa parantaa käyttämällä mikroaaltosäteilytystä lämmittämiseen tai ultraääntä sekoittamiseen. Myös neste- tai kiinteässä faasissa tapahtuvia liuottimettomia versioita tunnetaan. Mikäli malonihappoa tai dialkyylimalonaatteja toimiessa nukleofiileina ja käytettäessä pyridiiniä emäksisenä katalyyttinä tapahtuu usein esterien hydrolysoituminen malonihapoksi ja malonihapon dekarbosyloituminen α,β-tyydyttymättömiksi karboksyylihapoiksi. Tämä reaktio tunnetaan Döbner-muunnelmana kehittäjänsä Oscar Döbnerin mukaan ja on erittäin hyödyllinen valmistettaessa kanelihappojohdannaisia.

Lähteet

Orgaaniset reaktiot