Koch-Reaktion

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Die Koch-Reaktion oder auch Koch-Haaf-Carbonylierung ist eine Namensreaktion in der Organischen Chemie, die nach ihrem Entdecker, dem deutschen Chemiker Herbert Koch (1904–1967), benannt wurde.

Übersichtsreaktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Koch-Reaktion erlaubt eine atomökonomische Herstellung von tertiären, gesättigten Carbonsäuren („Koch-Säuren“) aus Alkenen – im Beispiel Isobuten – mit Kohlenmonoxid:[1]

Ein Kohlenstoffmonoxid Molekül wird unter Zugabe von Wasser und Schwefelsäure in das Alken integriert. Die entstehenden Carbonsäuren werden als Koch-Säuren bezeichnet.

Reaktionsmechanismus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im ersten Schritt wird die Doppelbindung des Alkens 1 durch die Zugabe von Schwefelsäure protoniert, wodurch das formal positiv geladene, tertiäre Carbeniumion 2 entsteht. Das Kohlenstoffatom des Kohlenmonoxids ist formal negativ geladen, weshalb es das Carbeniumion angreifen kann. Durch das Knüpfen einer neuen C-C-Einfachbindung entsteht ein mesomeriestabilisiertes Acylium-Ion 3. Durch die Anlagerung von Wasser an 3 entsteht das Oxoniumion 4:

Reaktionsmechanismus der Koch-Reaktion

Im letzten Schritt wird 4 deprotoniert, wodurch die Carbonsäure 5 entsteht.[2]

Praktische Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die zur Carboxygruppe α-ständigen Alkylverzweigungen führen zu einer starken sterischen Hinderung, die unter anderem eine starke thermische Stabilität und Schwerverseifbarkeit bewirkt. Darum sind Ester der „Koch-Säuren“ besonders stabil. Koch-Säuren an sich werden oft zu Harzen und Lacken weiterverarbeitet, während Metallsalze stark verzweigter Koch-Säuren als Trocknungsbeschleuniger eingesetzt werden können. Außerdem sind die Ausgangsstoffe (Alken, Kohlenmonoxid) günstig und leicht zugänglich, weshalb die Koch-Reaktion eine beträchtliche industrielle Bedeutung besitzt.[2]

Alternative[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Alternativ kann die Koch-Reaktion auch von einem tertiären Alkohol, wie tert-Butanol ausgehen:[3][4]

Alternatives Reaktionsschema der Koch-Reaktion ausgehend vom tert-Butanol

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. H. Koch, W. Haaf: Über die Synthese verzweigter Carbonsäuren nach der Ameisensäure-Methode, Liebigs Ann. Chem. 1958, 618, 251–266.
  2. a b J. Arpe: Industrielle organische Chemie: Bedeutende Vor- und Zwischenprodukte. Wiley-VCH, 2007, ISBN 3-52731540-3.
  3. Jie Jack Li: Name reactions: A collection of detailed mechanisms and synthetic applications. 5. ed. Springer, Cham 2014, ISBN 978-3-319-03979-4, S. 349, doi:10.1007/978-3-319-03979-4.
  4. Bradford P. Mundy; Michael G. Ellerd; Frank G. Favaloro: Name reactions and reagents in organic synthesis. 2. ed. Wiley, Hoboken (N.J.) 2005, ISBN 0-471-73987-1, S. 368.