炭素－炭素結合形成反応の原点かつ頂点

勇樹

博士課程二年で専門は有機化学。金がなくて家庭教師を始めた。話は脱線しがち

理香

そこそこの進学校に通う女子高校生二年。受験も遠く意識低め。勇樹の授業はできるだけさぼろうと話をそらす。

アルドール反応を学ぼう

勇樹	前回まででエノラートを説明した。
	いろんなカルボニル化合物のα位のプロトンを塩基で引き抜くことで、炭素マイナス（求核剤）のエノラートになるんですよね。
勇樹	その通り！つまり、カルボニル化合物の反応性は、大きく二つにわけることができる。 ①酸素の電気陰性度が高いため、C=O結合の炭素が炭素プラス（求電子剤）になる ②塩基でα位の水素を引き抜くことで、エノラートが発生。α位が炭素マイナス（求核剤）になる。
	あるときはプラスで、ある時はマイナスってのがややこしいですね・・・
勇樹	確かに慣れるまでややこしいかも。でもプラスにもマイナスにもなれる性質を活かしたのが、炭素－炭素結合形成の王、アルドール反応だ。

アルドール反応の最も基本的な形

まず、もっとも単純なアセトンの塩基性条件でのアルドール反応を例に考える。

アセトンのC=Oの炭素は、酸素が電子を引っ張るためδ＋になっている。一方、塩基が存在すると、アセトンの一部がエノラートに変換される。カルボニルのプラスとエノラートのマイナスがくっつくように付加反応し、炭素－炭素結合が形成される。

図1. アセトンのアルドール反応

ちなみに反応条件によっては脱水反応が起き、二重結合が形成される。これをアルドール縮合という。

図2. アセトンのアルドール縮合

また、酸性条件でも似たようなことが起きる。この場合はオキソニウムとエノールが反応することになる。

図3. 酸性条件でのアルドール反応

こんな単純な反応条件でくっつくんですね！

勇樹

ずいぶん簡単にくっつくよね。

さらに応用で、同一分子の二量化でなく、異なる分子をくっつけることができる。

クロスアルドール

ベンズアルデヒドとアセトフェノンの塩基性条件下でのアルドール反応を考える。

ベンズアルデヒドはα位にプロトンがないので、エノラートになることはできない。つまり炭素プラスとしての反応性しかない。
一方でアセトフェノンはα位にプロトンがあり、エノラートになることができる。つまり炭素プラスと炭素マイナスいずれの反応性も示す。

図4. ベンズアルデヒドとアセトフェノンはエノラートになれるのか？

アセトフェノンから発生したエノラートは、ベンズアルデヒドのC=OとアセトフェノンのC=Oのどちらとも反応する可能性がある。

図5. ベンズアルデヒドとアセトフェノン、エノラートはどちらと反応するか？

	あれ？どっちと反応するんですか？
勇樹	結論から言うとベンズアルデヒドなんだ。ここで重要なのはベンズアルデヒドのC=OとアセトフェノンのC=O”どちらがより炭素プラス性が高いか”ということ。実はアルデヒドとケトンを比較した場合、アルデヒドのほうが求電子性に富んでおり、炭素プラス性が高い。
	そうなんですか！？
勇樹	うむ。立体的要因と電子的要因で説明される。

アルデヒド

ケトン

立体

カルボニルの炭素周りがすいている

比較的、反応性高い。

カルボニルの炭素周りが混んでいる。

比較的、反応性低い。

電子

水素はδ＋を安定化しない

比較的、不安定で反応性が高い。

C－H結合が超共役でδ＋を安定化する

比較的、安定で反応性が低い。

この２点の理由で、一般的にアルデヒドはケトンより求電子性が高い。

＊あくまで相対的なもので、比較すればアルデヒドのほうが求電子性が高いことになるが、ケトンも十分に求電子性を持っていることに注意しておこう。

この反応性の差によって、ベンズアルデヒドとアセトフェノンを塩基性条件にさらすと、アセトフェノンから発生したエノラートがベンズアルデヒドと優先して反応することがわかるだろう。

図6. ベンズアルデヒドとアセトフェノンのクロスアルドール反応

こういうアルドールが異分子間で起こるものをクロスアルドールという。

ここがすごいよアルドール反応

	まぁ、くっつくのはわかったんですけど、そんなにアルドール反応ってすごいんですか？？
勇樹	めちゃくちゃすごいよ！！反応式をみよ。気づくことはないか？？
	ん～・・・炭素－炭素結合ができてます・・・
勇樹	それは当たり前。重要なのは、炭素－炭素結合ができるにもかかわらず、ゴミが出ないのだ！
	な・・・！確かに！！
勇樹	グリニャールだったらマグネシウム塩が、アルキルハライドを使えばハロゲンのゴミが出る。しかしアルドール反応はどこにでもあるカルボニル化合物を用いて、ゴミもなく分子を組み立てることができる。
勇樹	この特徴は工業的にも重要だ。例えば、ベンズアルデヒドとオクタナールをアルドール縮合することでヘキシルシンナムアルデヒド(HCA)が工業的に合成されている。副生成物はなんと脱水で生じる水だけ。
勇樹	HCAはシャンプーや化粧品など、だいたい何にでも入っている重要な香料の素材。もちろんHCAだけでなく、身の回りのさまざまなモノがアルドール反応によって作られている。めちゃくちゃ重要な反応であることがわかるだろう。
	すごい・・・アルドール最強じゃないですか！！
勇樹	そう最強なんだよ！！まさに有機反応の王！！あと、アルドール反応は同じような形式の派生反応が多い。次はそれをまとめて押さえよう！
	まだ続くの・・・？