Projektionsexperiment: Alkalische Hydrolyse aromatischer Ester

Experimente in Projektion - Chemie en miniature

Reaktivität aromatischer Ester

Lernziel: Esterhydrolyse, Nucleophile Substitution, Substituenteneffekt

Peter Keusch

English version

Chemikalien:
10 mmol p-Nitro-benzoesäureethylester / 70-proz. Lsg. von DMF in Wasser (1.954 g / 10 mL)
10 mmol Benzoesäureethylester / 70-proz. Lsg. von DMF in Wasser (1.43 mL / 10 mL)
10 mmol p-Methoxy-benzoesäuremethylester / 70-proz. Lsg. von DMF in Wasser (1.66 g / 10 mL)
Phenolphthalein-Lösung 1 % in Ethanol (Merck)
1 N NaOH

Versuchsdurchführung:

In der Küvette wird 70 °C warmes Wasser vorgelegt (Wasserbad).

Drei Reagenzgläser werden wie folgt versorgt:

R1	1 mL p-Nitro-benzoesäureethylester - Lösung
R2	1 mL Benzoesäureethylester - Lösung
R3	1 mL p-Methoxy-benzoesäuremethylester - Lösung

Die Ester-Lösungen werden jeweils mit 1 Tropfen ethanolischer Phenolphthaleinlösung und 1 Tropfen NaOH versetzt.

Versuchsergebnis:

Die violetten Farbe der Lösungen schlägt nach gelb um.

R1	sofort
R2	nach 1 Minute
R3	nach 2 Minuten

Bild 1

Bild 2

Deutung des Versuchsergebnisses:

· Alle drei Benzoesäureester werden bei gleicher Temperatur in gleicher Konzentration mit NaOH zur Reaktion gebracht. Der Endpunkt der Reaktion - vollständiger Verbrauch der NaOH durch den Ester-Überschuß (Molverhältnis: Benzoesäureester / NaOH = 33 : 1) - ist am Umschlag des Indikators erkennbar.

· Die Reaktionszeiten für einen vollständigen Umsatz entsprechend den Reaktionsgeschwindigkeiten (k-Werte) fallen in der Reihe p-Nitro-benzoesäureethylester > Benzoesäure- ethylester > p-Methoxy-benzoesäuremethylester

· Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Esterhydrolyse ist der Angriff des Nucleophils auf den elektrophilen Kohlenstoff der Carbonylgruppe.

· Der Additions-Eliminations-Mechanismus steht mit der Substituentenabhängigkeit im Einklang. Die NO₂ - Gruppe hat einen - I- und - M-Effekt, die CH₃O - Gruppe einen starken + M- und schwachen - I-Effekt. Elektronen spendende Gruppen erschweren den Angriff des Nucleophils am Carbinol-C-Atom, Elektronen ziehende Gruppen erleichtern ihn.

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