La reazione di Knoevenagel è una variante della condensazione aldolica storicamente eseguita con acido malonico (o malonato di etile), anche se può teoricamente essere eseguita con qualsiasi composto 1 - 3 dicarbonilico (β- dicarbonilico). Per generare l'enolato dell'acido malonico si usano solitamente piridina o piperidina. Nel presente articolo vedremo una variante particolare della reazione, ovvero quella condotta in ambiente acido.
Il prodotto di reazione è un acido carbossilico α,β insaturo.
Meccanismo di reazione
Supponiamo di eseguire la seguente reazione:
e vediamo passo passo come effettivamente avviene. Teoricamente la reazione può essere eseguita anche con i chetoni, ma avviene particolarmente bene con le aldeidi.
1)
Inizialmente l'ammina secondaria si addiziona al carbonile. Se ci ponessimo in condizioni disidratanti potremmo ottenere un'enammina. Ma uno dei vantaggi della reazione di Knoevenagel sono le condizioni blande che richiede. Può infatti essere eseguita in ambiente acquoso. Il risultato è quindi un sale di imminio, per cui possiamo scrivere una formula di risonanza con la carica positiva sul carbonio.
2)
Osservando il prodotto di questo secondo step sembra che il carbonio in α agisca come un carbanione. Ma siamo in ambiente acido, e la reazione non può certo procedere attraverso la formazione di un carbanione (in genere l'ambiente acido stabilizza le cariche positive mentre quello basico stabilizza le cariche negative). Il meccanismo proposto è quindi concertato, reso possibile dal fortissimo carattere elettrofilo del carbonio adiacente all'azoto. L'azoto strappa il protone al carbonio in α (tra i due carbonili) e contestualmente i due elettroni di legame si spostano sul carbonio dell'imminio.
3)
Una volta formatosi l'addotto, dato che abbiamo un composto 1 - 3 dicarbonilico sostituito in α e siamo in ambiente acido, si ha decarbossilazione spontanea (- CO2).
4)
dato che l'ammina è protonata ed è quindi un buon gruppo uscente (esce come ammina neutra, base coniugata dello ione ammonio → abbastanza acido) , una molecola di base (piperidina in questo caso) può strappare un protone al carbonio in α con conseguente formazione di un doppio legame e uscita della piperidina. Il risultato è un acido carbossilico α,β insaturo.
...Riassumendo
Sostanzialmente la reazione ci consente di aggiungere 2 carboni alla nostra molecola organica. Entrambi derivano dall'acido malonico. Il legame doppio può essere facilmente idrogenato (trasformato in un legame singolo).
