Oxidative Spaltung von Alkenen: Ozonolyse

Die Ozonolyse von Alkenen ist eine oxidative Spaltungsreaktion, bei der sich die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung vollständig spaltet und zwei Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen bildet.

Die Reaktion verläuft unter Zugabe von Ozon zu Alkenen, gefolgt von einer Reduktion in Gegenwart von milden Reduktionsmitteln, wie Dimethylsulfid oder Zinkstaub in Wasser, um entsprechende Aldehyde und Ketone zu bilden.

Ozon ist ein farbloses Gas, das entsteht, wenn Sauerstoff durch eine elektrische Entladung geleitet wird. Es handelt sich um ein symmetrisch gebogenes Molekül, das als Resonanzhybrid aus zwei beitragenden Lewis-Strukturen vorliegt.

Der erste Schritt des Mechanismus beinhaltet eine elektrophile Zugabe von Ozon über die Alken-Doppelbindung, wodurch ein Molozonid gebildet wird, das sich in ein Carbonyloxid und eine Carbonylverbindung aufspaltet. Als nächstes ordnen sich die Zwischenprodukte neu an, um ein relativ stabiles Ozonid zu bilden.

Im zweiten Schritt wandelt ein mildes Reduktionsmittel wie Dimethylsulfid das Ozonid in Carbonylverbindungen um.

Bei

der Ozonolyse von Alkenen entstehen je nach Struktur des Ausgangsalkens und den Reaktionsbedingungen unterschiedliche Produkte.

Zum Beispiel ergibt die Ozonolyse eines monosubstituierten Alkens wie 1-Buten, gefolgt von einer reduktiven Aufarbeitung mit Dimethylsulfid, ein Gemisch von Aldehyden. Ein trisubstituiertes Alken wie z.B. 2-Methyl-2-buten bildet einen Aldehyd und ein Keton.

Eine oxidative Aufarbeitung mit Wasserstoffperoxid oxidiert die Aldehyde jedoch weiter zu Carbonsäuren, während die Ketone intakt bleiben.