--- title: "Wittig en andere reacties die C=C vormen" book: "Universitaire scheikunde — jaar 2" subject: chemistry language: nl chapter: 27 exercises: 12 source: https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/27-wittig-en-andere-reacties-die-c-c-vormen license: CC-BY-NC-SA-4.0 credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)" --- # Hoofdstuk 27 — Wittig en andere reacties die C=C vormen Een vrouwelijke huisvlieg lokt mannetjes met een koolwaterstof van 23 koolstofatomen met één enkele dubbele binding, tussen koolstofatoom 9 en 10, met de (*Z*)-geometrie. Om die in grote hoeveelheid te maken, moet een chemicus die ene dubbele binding precies daar zetten, en met die geometrie: een eliminatie zou haar over verscheidene posities verspreiden en beide geometrieën geven. Dit hoofdstuk bouwt dubbele bindingen op de andere manier, door twee stukken te verbinden aan een carbonylgroep, zodat de dubbele binding verschijnt waar de $\ce{C=O}$ zat. **Wat je al weet.** [Hoofdstuk 25](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#ch-b2-enolates-aldol): de [aldolcondensatie](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#def-b2-enolates-aldol-aldol). [Hoofdstuk 21](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/21-oxidatie-en-reductie-van-alkenen#ch-b2-alkene-redox): de hydrogenering van een alkyn tot een (*Z*)-alkeen over een vergiftigde katalysator. Het deel van jaar 1: E1, E2 en de regel van Zaitsev, bimoleculaire substitutie, grignardreagentia en polariteitsinversie, de descriptoren (*Z*)/(*E*). Het schoolboek: atoomeconomie. ## 27.1 Fosfoniumzouten en ylides **Definitie 27.1 (Fosfoniumylides).** Een *fosfoniumzout* $\mathrm{R_3P^+{-}CH_2R'\ X^-}$ wordt gemaakt door bimoleculaire substitutie van een halogeenalkaan met een fosfine, meestal trifenylfosfine $\ce{Ph3P}$. Wie een waterstofatoom weghaalt van het koolstofatoom dat aan fosfor gebonden is, krijgt een *fosfoniumylide*, een neutraal molecuul met tegengestelde ladingen naast elkaar, $\mathrm{Ph_3P^+{-}CH^-{-}R'}$, ook geschreven als $\mathrm{Ph_3P{=}CHR'}$. Een *gestabiliseerd ylide* draagt op dat koolstofatoom een elektronenzuigende groep (een ester, een keton, een [nitril](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/23-aminen-en-stikstofverbindingen#def-b2-amines-nitrile)) die de negatieve lading delokaliseert. ![Methylideentrifenylfosforaan, het eenvoudigste ylide. Trifenylfosfine verdringt jodide uit joodmethaan; butyllithium haalt een proton weg van de methylgroep. De twee structuren rechts zijn twee schrijfwijzen van hetzelfde molecuul: die met gescheiden ladingen ligt het dichtst bij de werkelijkheid.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-7e442b2557ef.svg) *Methylideentrifenylfosforaan, het eenvoudigste ylide. Trifenylfosfine verdringt jodide uit joodmethaan; butyllithium haalt een proton weg van de methylgroep. De twee structuren rechts zijn twee schrijfwijzen van hetzelfde molecuul: die met gescheiden ladingen ligt het dichtst bij de werkelijkheid.* **Propositie 27.2 (Het ylide maken).** Een [fosfoniumzout](#def-b2-wittig-ylide) is op het koolstofatoom naast fosfor veel zuurder dan een alkaan. Een eenvoudig alkylfosfoniumzout vraagt nog steeds een zeer sterke base (butyllithium, natriumhydride, natriumamide) onder droge, inerte omstandigheden; een zout waarvan de $\ce{CH2}$ ook een carbonylgroep draagt, wordt gedeprotoneerd door een zwakke base (natriumcarbonaat, natriumhydroxide), en het gevormde [gestabiliseerde ylide](#def-b2-wittig-ylide) kan geïsoleerd en bewaard worden. **Redenering.** Het positieve fosforatoom naast het carbanion stabiliseert het door zijn lading en door de polariseerbaarheid van het grote fosforatoom: een eenvoudig ylide is een gestabiliseerd carbanion, maar minder dan een [enolaat](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#def-b2-enolates-aldol-enolate), vandaar de sterke base. Een naburige carbonylgroep spreidt de negatieve lading naar zuurstof, zoals in een [enolaat](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#def-b2-enolates-aldol-enolate) ([Propositie 25.4](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#prop-b2-enolates-aldol-alpha-acidity)), bovenop het fosforatoom: het geconjugeerde zuur wordt zuur genoeg voor een zwakke base, en het ylide, veel minder basisch, reageert niet meer met water of lucht. ∎ ## 27.2 De wittigreactie **Definitie 27.3 (Wittigreactie).** De *wittigreactie* van een [fosfoniumylide](#def-b2-wittig-ylide) met een aldehyde of een keton geeft een alkeen en trifenylfosfineoxide: $$ \mathrm{Ph_3P{=}CHR + R'CHO \longrightarrow R'CH{=}CHR + Ph_3P{=}O}. $$ Ze verloopt via een *oxafosfetaan*, een vierring van fosfor, twee koolstofatomen en zuurstof, die ontstaat doordat het ylidekoolstofatoom aan het carbonylkoolstofatoom bindt terwijl het carbonylzuurstofatoom aan fosfor bindt. ![De wittigreactie. Het ylidekoolstofatoom en het carbonylkoolstofatoom binden aan elkaar terwijl zuurstof aan fosfor bindt, in één stap: het oxafosfetaan. De ring gaat daarna de andere kant op open, waarbij de bindingen P-C en C-O breken: de binding C=C vormt zich tussen de twee vroegere reagerende koolstofatomen, en de binding P=O van trifenylfosfineoxide vormt zich tegelijk.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-f7e409776480.svg) ![De wittigreactie. Het ylidekoolstofatoom en het carbonylkoolstofatoom binden aan elkaar terwijl zuurstof aan fosfor bindt, in één stap: het oxafosfetaan. De ring gaat daarna de andere kant op open, waarbij de bindingen P-C en C-O breken: de binding C=C vormt zich tussen de twee vroegere reagerende koolstofatomen, en de binding P=O van trifenylfosfineoxide vormt zich tegelijk.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-0065792a6359.svg) *De [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig). Het ylidekoolstofatoom en het carbonylkoolstofatoom binden aan elkaar terwijl zuurstof aan fosfor bindt, in één stap: het [oxafosfetaan](#def-b2-wittig-wittig). De ring gaat daarna de andere kant op open, waarbij de bindingen $\ce{P-C}$ en $\ce{C-O}$ breken: de binding $\ce{C=C}$ vormt zich tussen de twee vroegere reagerende koolstofatomen, en de binding $\ce{P=O}$ van trifenylfosfineoxide vormt zich tegelijk.* **Propositie 27.4 (Een dubbele binding precies op haar plaats).** Bij een [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig) verbindt de nieuwe binding $\ce{C=C}$ het vroegere carbonylkoolstofatoom met het vroegere ylidekoolstofatoom, en nergens anders. **Redenering.** De enige bindingen die gevormd en verbroken worden, zijn die van de vierring: het ylidekoolstofatoom aan het carbonylkoolstofatoom, daarna de bindingen $\ce{C-P}$ en $\ce{C-O}$. Geen enkel waterstofatoom verschuift en er vormt zich geen carbokation of carbanion langs de keten, dus de dubbele binding kan niet verschuiven. Een eliminatie kiest daarentegen tussen de waterstofatomen op verscheidene naburige koolstofatomen (regel van Zaitsev), en een E1-reactie kan omleggen. ∎ **Propositie 27.5 (Drijvende kracht).** De vorming van de binding $\ce{P=O}$ van trifenylfosfineoxide maakt de [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig) sterk gunstig en onomkeerbaar. **Redenering.** De reactie ruilt een binding $\ce{C=O}$ en een binding $\ce{P-C}$ (in het ylide is de $\ce{P=C}$ grotendeels een enkelvoudige binding $\ce{P+-C-}$) in voor een binding $\ce{C=C}$ en een binding $\ce{P=O}$. De binding $\ce{P=O}$ van een fosfineoxide is zeer sterk, veel sterker dan de verloren binding $\ce{P-C}$, en de verloren $\ce{C=O}$ wordt gedeeltelijk gecompenseerd door de gevormde $\ce{C=C}$: de balans gaat duidelijk bergaf. Fosfor is de zuurstofput van de reactie. ∎ ## 27.3 Stereoselectiviteit **Propositie 27.6 (Geometrie van het alkeen).** Met een aldehyde geeft een niet-gestabiliseerd ylide ($\ce{Ph3P=CHR}$, R een alkylgroep) vooral het (*Z*)-alkeen, onder zoutvrije omstandigheden. Een [gestabiliseerd ylide](#def-b2-wittig-ylide) ($\ce{Ph3P=CH-COOR}$, $\ce{Ph3P=CH-COR}$) geeft vooral het (*E*)-alkeen. Een ylide dat alleen door een arylgroep gestabiliseerd wordt, geeft mengsels. **Bewijs.** *Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.* ∎ Dit zijn waarnemingen. De gebruikelijke verklaring leest de [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig) als een competitie tussen snelheden en stabiliteiten. Met een reactief, niet-gestabiliseerd ylide vormt het [oxafosfetaan](#def-b2-wittig-wittig) zich snel en onomkeerbaar, via de minst gedrongen overgangstoestand, waarin de twee substituenten aan dezelfde kant van de ring terechtkomen; het valt daarna uiteen met behoud van die schikking: kinetische controle geeft het (*Z*)-alkeen. Met een [gestabiliseerd ylide](#def-b2-wittig-ylide) is de eerste stap trager en omkeerbaar; de oxafosfetanen gaan via de uitgangsstoffen in elkaar over, en dat met de substituenten aan tegenovergestelde kanten, minder gespannen, wint: het (*E*)-alkeen, onder thermodynamische controle. ![Twee ylides, één aldehyde. Boven: het niet-gestabiliseerde propylideenylide geeft vooral (Z)-1-fenylbut-1-een. Onder: het gestabiliseerde ylide geeft vooral ethyl-(E)-3-fenylpropenoaat (ethylcinnamaat). Trifenylfosfineoxide, dat in beide gevormd wordt, is niet getekend.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-31229012a71f.svg) ![Twee ylides, één aldehyde. Boven: het niet-gestabiliseerde propylideenylide geeft vooral (Z)-1-fenylbut-1-een. Onder: het gestabiliseerde ylide geeft vooral ethyl-(E)-3-fenylpropenoaat (ethylcinnamaat). Trifenylfosfineoxide, dat in beide gevormd wordt, is niet getekend.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-9f88cf703654.svg) *Twee ylides, één aldehyde. Boven: het niet-gestabiliseerde propylideenylide geeft vooral (*Z*)-1-fenylbut-1-een. Onder: het [gestabiliseerde ylide](#def-b2-wittig-ylide) geeft vooral ethyl-(*E*)-3-fenylpropenoaat (ethylcinnamaat). Trifenylfosfineoxide, dat in beide gevormd wordt, is niet getekend.* ## 27.4 De Horner–Wadsworth–Emmons-reactie **Definitie 27.7 (Fosfonaten en de HWE-reactie).** Een *fosfonaat* is een ester van een fosfonzuur, $\mathrm{(RO)_2P({=}O){-}R'}$, met een binding $\ce{P-C}$. Het wordt gemaakt door de Michaelis–Arbuzov-reactie van een trialkylfosfiet met een halogeenalkaan, $\mathrm{P(OEt)_3 + R'Br \to (EtO)_2P(O)R' + EtBr}$. Bij de *Horner–Wadsworth–Emmons-reactie* (HWE) addeert het anion van een fosfonaat met een elektronenzuigende groep op zijn $\ce{CH2}$ aan een aldehyde, en geeft het een alkeen en een dialkylfosfaatanion. ![De Horner–Wadsworth–Emmons-reactie van triethylfosfonoacetaat met benzaldehyde. Natriumhydride haalt het waterstofatoom tussen het fosfonaat en de ester weg; het anion addeert aan het aldehyde, en het vierledige intermediair valt uiteen zoals bij de wittigreactie. Het product is ethyl-(E)-cinnamaat; het bijproduct is het diethylfosfaatanion, oplosbaar in water.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-e689bd3a8b6a.svg) ![De Horner–Wadsworth–Emmons-reactie van triethylfosfonoacetaat met benzaldehyde. Natriumhydride haalt het waterstofatoom tussen het fosfonaat en de ester weg; het anion addeert aan het aldehyde, en het vierledige intermediair valt uiteen zoals bij de wittigreactie. Het product is ethyl-(E)-cinnamaat; het bijproduct is het diethylfosfaatanion, oplosbaar in water.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-cff722165922.svg) *De [Horner–Wadsworth–Emmons-reactie](#def-b2-wittig-hwe) van triethylfosfonoacetaat met benzaldehyde. Natriumhydride haalt het waterstofatoom tussen het [fosfonaat](#def-b2-wittig-hwe) en de ester weg; het anion addeert aan het aldehyde, en het vierledige intermediair valt uiteen zoals bij de [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig). Het product is ethyl-(*E*)-cinnamaat; het bijproduct is het diethylfosfaatanion, oplosbaar in water.* **Propositie 27.8 (Waarom chemici de HWE-reactie waarderen).** De HWE-reactie geeft vooral het (*E*)-alkeen, en haar fosforbijproduct, een in water oplosbaar zout, wordt verwijderd door eenvoudig met water te wassen; het fosfonaatanion is bovendien nucleofieler dan het overeenkomstige [gestabiliseerde ylide](#def-b2-wittig-ylide) en reageert ook met ketonen. **Redenering.** Het fosfonaatanion is een gestabiliseerd carbanion, dus zijn additie is omkeerbaar en de reactie verloopt onder thermodynamische controle: (*E*), zoals bij [gestabiliseerde ylides](#def-b2-wittig-ylide). Anders dan een [fosfoniumylide](#def-b2-wittig-ylide) draagt het een volledige negatieve lading, die niet door een naburig kation gecompenseerd wordt: het is reactiever. Het bijproduct, $\ce{(EtO)2PO2-}$, is een ionisch zout, terwijl trifenylfosfineoxide een neutrale organische vaste stof is die door chromatografie of kristallisatie van het product gescheiden moet worden. ∎ ## 27.5 Een methode kiezen **Methode 27.9 (Wittigdisconnectie).** 1. Knip de beoogde binding $\ce{C=C}$ door; het ene koolstofatoom wordt een carbonylkoolstofatoom, het andere het ylidekoolstofatoom (een [fosfoniumzout](#def-b2-wittig-ylide) , uit een halogenide). 2. Verkies van de twee mogelijkheden die waarvan het halogenide primair is (bimoleculaire substitutie door $\ce{Ph3P}$ ) en waarvan de carbonylverbinding een aldehyde is. 3. Kies het reagens volgens de gewenste geometrie: een niet-gestabiliseerd ylide voor ( *Z* ), een [gestabiliseerd ylide](#def-b2-wittig-ylide) of een [fosfonaat](#def-b2-wittig-hwe) (HWE) voor ( *E* ). 4. Controleer dat niets anders in het molecuul met de gebruikte base reageert. **Methode 27.10 (Een reactie kiezen die C=C vormt).** | Methode | Positie van de $\ce{C=C}$ | Geometrie | | --- | --- | --- | | E2- of E1-eliminatie | regel van Zaitsev, mengsels | meestal (*E*), mengsels | | [Aldolcondensatie](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#def-b2-enolates-aldol-aldol) | geconjugeerd met $\ce{C=O}$ | (*E*) | | Wittig, niet-gestabiliseerd ylide | op de vroegere $\ce{C=O}$ | (*Z*) | | Wittig, [gestabiliseerd ylide](#def-b2-wittig-ylide); HWE | op de vroegere $\ce{C=O}$ | (*E*) | | Alkyn, dan vergiftigde katalysator | op de vroegere drievoudige binding | (*Z*) | Om twee stukken van vergelijkbare grootte te verbinden aan een $\ce{C=C}$ zijn de [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig) en haar verwanten meestal de eerste keuze; olefinemetathese, die de uiteinden van twee alkenen uitwisselt, komt in het deel van jaar 3. **Geschiedenis — Het ylide dat een reagens werd.** Georg Wittig ontdekte begin jaren 1950, toen hij fosforylides bestudeerde, dat methylideentrifenylfosforaan benzofenon omzet in 1,1-difenyletheen en trifenylfosfineoxide; met zijn student Ulrich Schöllkopf maakte hij van die waarneming in 1954 een algemene methode. De industrie nam ze snel over, onder meer voor vitamine A, en Wittig deelde in 1979 de Nobelprijs voor de Scheikunde. **Veiligheid.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-4b496db0d6c3.svg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-afc03563fb34.svg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-b3bf7bb196be.svg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-3/b2-wittig/fig-748906458fb6.svg) Butyllithiumoplossingen zijn ontvlambaar en corrosief en reageren heftig met water; natriumhydride maakt met water waterstof vrij. Trifenylfosfine is schadelijk en corrosief voor de ogen, triethylfosfiet ontvlambaar en schadelijk; trifenylfosfineoxide is schadelijk. ## 27.6 Oefeningen **Oefening 27.1 ★.** Schrijf de bereiding op van het ylide $\ce{Ph3P=CHCH3}$ uit trifenylfosfine en een halogeenalkaan. **Oplossing van Oefening 27.1.** $\ce{Ph3P + CH3CH2Br -> [Ph3PCH2CH3]+ + Br-}$ (bimoleculaire substitutie, verhitten in een oplosmiddel), daarna butyllithium in droge ether of THF onder inert gas: $\ce{[Ph3PCH2CH3]+ + BuLi -> Ph3P=CHCH3 + BuH + Li+}$. **Oefening 27.2 ★.** Geef de producten van de [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig) van benzaldehyde met het ylide dat uit joodmethaan gemaakt wordt. **Oplossing van Oefening 27.2.** Het ylide $\ce{Ph3P=CH2}$ en benzaldehyde geven fenyletheen (styreen), $\ce{C6H5CH=CH2}$, en trifenylfosfineoxide. **Oefening 27.3 ★.** Deel in als gestabiliseerd, niet-gestabiliseerd of arylgestabiliseerd: $\ce{Ph3P=CHCOOEt}$, $\ce{Ph3P=CHCH3}$, $\ce{Ph3P=CHCOCH3}$, $\ce{Ph3P=CHC6H5}$. Welk ervan vraagt butyllithium? **Oplossing van Oefening 27.3.** $\ce{Ph3P=CHCOOEt}$ en $\ce{Ph3P=CHCOCH3}$: gestabiliseerd. $\ce{Ph3P=CHCH3}$: niet-gestabiliseerd, het ylide dat butyllithium vraagt (of natriumhydride, natriumamide). $\ce{Ph3P=CHC6H5}$: arylgestabiliseerd, in de praktijk gemaakt met een alkoxide of hydroxide, en het geeft mengsels van geometrieën. **Oefening 27.4 ★.** Geef het product van triethylfosfonoacetaat, natriumhydride en propanal, met zijn geometrie. **Oplossing van Oefening 27.4.** Ethyl-(*E*)-pent-2-enoaat, $\ce{CH3CH2CH=CHCOOEt}$, met natriumdiethylfosfaat. **Oefening 27.5 ★★.** Men wil methyleencyclohexaan. Vergelijk een wittigroute uit cyclohexanon met de zuurgekatalyseerde dehydratatie van 1-methylcyclohexaan-1-ol. **Oplossing van Oefening 27.5.** Wittig: het ylide $\ce{Ph3P=CH2}$, gemaakt uit methyltrifenylfosfoniumjodide en butyllithium, geeft met cyclohexanon alleen methyleencyclohexaan, met de dubbele binding buiten de ring. Dehydratatie van 1-methylcyclohexaan-1-ol verloopt via een tertiair carbokation en verliest het waterstofatoom dat het meest gesubstitueerde alkeen geeft (Zaitsev): vooral 1-methylcyclohexeen, het verkeerde isomeer. **Oefening 27.6 ★★.** Maak een wittigdisconnectie van (*E*)-1,2-difenyletheen (stilbeen). Waarom is de wittigroute een slechte keuze voor zuiver (*E*)-stilbeen, en wat zou je in plaats daarvan gebruiken? **Oplossing van Oefening 27.6.** Beide sneden zijn dezelfde: benzaldehyde en het benzylideenylide $\ce{Ph3P=CHC6H5}$. Dat ylide is alleen arylgestabiliseerd en geeft een mengsel van (*E*) en (*Z*). Voor zuiver (*E*) gebruik je de HWE-reactie van diethylbenzylfosfonaat met benzaldehyde. **Oefening 27.7 ★★.** Propanal reageert enerzijds met $\ce{Ph3P=CHCH3}$ en anderzijds met $\ce{Ph3P=CHCOOEt}$. Geef de producten en hun voornaamste geometrie. **Oplossing van Oefening 27.7.** Met $\ce{Ph3P=CHCH3}$: (*Z*)-pent-2-een, $\ce{CH3CH2CH=CHCH3}$, vooral (*Z*). Met $\ce{Ph3P=CHCOOEt}$: ethyl-(*E*)-pent-2-enoaat, vooral (*E*). **Oefening 27.8 ★★.** Bereken de atoomeconomie van de methylenering van cyclohexanon door $\ce{Ph3P=CH2}$. **Oplossing van Oefening 27.8.** $\ce{Ph3P=CH2 + C6H10O -> C7H12 + Ph3PO}$. Massa’s: methyleencyclohexaan $96.173\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$, trifenylfosfineoxide $278.291\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; atoomeconomie $96.173/(96.173 + 278.291) = 96.173/374.464 \approx 25.7~\%$. Drie kwart van de massa van de reagentia vertrekt als fosfineoxide. **Oefening 27.9 ★★.** Schrijf de Michaelis–Arbuzov-reactie van triethylfosfiet met ethylbroomethanoaat op, in twee stappen: substitutie door fosfor, daarna dealkylering door bromide. **Oplossing van Oefening 27.9.** Fosfor, nucleofiel, verdringt bromide: $$ \ce{P(OEt)3 + BrCH2COOEt -> [(EtO)3PCH2COOEt]+ + Br-}. $$ Daarna valt bromide een koolstofatoom van een ethylgroep van het fosfoniumion aan (bimoleculaire substitutie), wat broomethaan vrijmaakt en de binding $\ce{P=O}$ vormt: $$ \ce{[(EtO)3PCH2COOEt]+ + Br- -> (EtO)2P(O)CH2COOEt + EtBr}. $$ **Oefening 27.10 ★★★.** Stel een synthese voor van 1,6-difenylhexa-1,3,5-trieen uit (*E*)-but-2-eendial $\ce{OHC-CH=CH-CHO}$ via twee [wittigreacties](#def-b2-wittig-wittig), en zeg welk ylide en hoeveel ervan. **Oplossing van Oefening 27.10.** $\ce{OHC-CH=CH-CHO + 2Ph3P=CHC6H5 -> C6H5CH=CH-CH=CH-CH=CHC6H5 + 2Ph3PO}$: twee equivalenten van het benzylideenylide (uit benzyltrifenylfosfoniumchloride en een base), één voor elke aldehydegroep. De nieuwe dubbele bindingen ontstaan als mengsels van geometrieën; het all-(*E*)-isomeer, het stabielste, wordt geïsoleerd door kristallisatie, of het mengsel wordt geïsomeriseerd. **Oefening 27.11 ★★★.** (*E*)-4-Fenylbut-3-een-2-on kan gemaakt worden door een [aldolcondensatie](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#def-b2-enolates-aldol-aldol) of door een [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig). Schrijf beide routes op en vergelijk ze. **Oplossing van Oefening 27.11.** [Aldol](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#def-b2-enolates-aldol-aldol): benzaldehyde met propanon in overmaat en natriumhydroxide ([Hoofdstuk 25](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/25-enolen-enolaten-en-de-aldolreactie#ch-b2-enolates-aldol)); goedkope reagentia, water als bijproduct, (*E*)-product, maar de condensatie kan twee keer verlopen (dibenzalaceton) als propanon niet in overmaat is. Wittig: benzaldehyde met het [gestabiliseerde ylide](#def-b2-wittig-ylide) $\ce{Ph3P=CHCOCH3}$; (*E*), één product, geen dubbele condensatie, maar het ylide is duur en trifenylfosfineoxide moet verwijderd worden. De aldolroute is hier de betere. **Oefening 27.12 ★★★.** Stel twee routes voor naar (*Z*)-oct-4-een, één via de [wittigreactie](#def-b2-wittig-wittig) en één via een alkyn, en zeg welke bijproducten elk ervan achterlaat. **Oplossing van Oefening 27.12.** Wittig: butanal met $\ce{Ph3P=CHCH2CH2CH3}$ (uit 1-broombutaan, daarna butyllithium), zoutvrij: vooral (*Z*); bijproduct trifenylfosfineoxide, en wat (*E*)-isomeer. Alkyn: oct-4-yn (uit ethyn door twee alkyleringen met 1-broompropaan en natriumamide), gehydrogeneerd over een vergiftigde palladiumkatalysator ([Propositie 21.2](https://one-course.com/books/chemistry/3/nl/chapter/21-oxidatie-en-reductie-van-alkenen#prop-b2-alkene-redox-syn-hydrogenation)): alleen (*Z*); de bijproducten zijn natriumbromide en ammoniak uit de alkyleringen. ## 27.7 Probleem: een feromoon via Wittig **Probleem 27.1.** Weekendprobleem — de retrosynthese van een (Z)-alkeen, het niet-gestabiliseerde ylide en zijn selectiviteit, de kost aan trifenylfosfineoxide, en het alternatief via een alkyn Doel: (*Z*)-tricos-9-een, $\ce{CH3(CH2)7CH=CH(CH2)12CH3}$, het huisvliegferomoon van de inleiding. Molaire massa’s ($\mathrm{g}/\mathrm{mol}$): C 12.011, H 1.008, O 15.999, P 30.974, Br 79.904. **Deel I — Retrosynthese.** 1. Schrijf de molecuulformule van het doelmolecuul op en controleer dat het een alkeen is. 2. Welke binding knipt een wittigdisconnectie door? 3. Geef de twee mogelijke paren (carbonylverbinding, [fosfoniumzout](#def-b2-wittig-ylide) ). 4. Welk halogeenalkaan maakt voor het paar nonanal + ylide het [fosfoniumzout](#def-b2-wittig-ylide) ? 5. Waarom is een primair halogeenalkaan geschikt voor deze stap? 6. Schrijf de vorming van het [fosfoniumzout](#def-b2-wittig-ylide) op. **Deel II — Het ylide en de geometrie.** 7. Welke base deprotoneert dit zout? Waarom zou natriumhydroxide niet volstaan? 8. Is het ylide gestabiliseerd? Welke geometrie voorspelt dat? 9. Schrijf het [oxafosfetaan](#def-b2-wittig-wittig) op dat met nonanal gevormd wordt. 10. Waarom moet de reactie droog en onder inert gas uitgevoerd worden? 11. Waarom komt de dubbele binding precies tussen koolstofatoom 9 en 10 terecht? 12. Wat zou de zuurgekatalyseerde dehydratatie van tricosaan-9-ol in plaats daarvan geven? **Deel III — Trifenylfosfineoxide.** 13. Schrijf de totale vergelijking op vanuit het ylide en nonanal. 14. Bereken de molaire massa’s van het doelmolecuul, van nonanal, van het [fosfoniumzout](#def-b2-wittig-ylide) en van trifenylfosfineoxide. 15. Bereken de atoomeconomie van de wittigstap (ylide + aldehyde). 16. Hoe wordt trifenylfosfineoxide van een koolwaterstof gescheiden? 17. Waarom is de vorming van trifenylfosfineoxide de drijvende kracht? 18. Waarom zou de HWE-reactie niet geschikt zijn voor dit doelmolecuul? **Deel IV — De alkynroute.** 19. Welk alkyn geeft, na hydrogenering, het doelmolecuul, en met welke katalysator? 20. Bouw dat alkyn op uit dec-1-yn en een halogeenalkaan: welk halogenide, welke base? 21. Waarom moet de hydrogenering stoppen bij het alkeen, en hoe zorgt de katalysator daarvoor? 22. Vergelijk de twee routes: aantal stappen, controle over de geometrie, bijproducten. 23. Wat is de atoomeconomie van de hydrogeneringsstap? 24. Geef de massa trifenylfosfineoxide die per gram feromoon als nevenproduct ontstaat langs de wittigroute. **Oplossing van Probleem 27.1.** **1.** $\ce{C23H46}$, dus $\ce{C_nH_{2n}}$ met $n = 23$: één dubbele binding (of één ring), hier een $\ce{C=C}$. **2.** De dubbele binding $\ce{C9=C10}$. **3.** Nonanal $\ce{CH3(CH2)7CHO}$ met het ylide uit een 1-halogeentetradecaan; of tetradecanal $\ce{CH3(CH2)12CHO}$ met het ylide uit een 1-halogeennonaan. **4.** 1-Broomtetradecaan, $\ce{CH3(CH2)13Br}$. **5.** Bimoleculaire substitutie door het omvangrijke trifenylfosfine verloopt snel op een ongehinderd primair koolstofatoom en concurreert niet met eliminatie. **6.** $\ce{Ph3P + C14H29Br -> [Ph3PC14H29]+ + Br-}$, tetradecyltrifenylfosfoniumbromide. **7.** Butyllithium (of natriumhydride, natriumamide); hydroxide is een te zwakke base voor een niet-gestabiliseerd ylide, en het water dat het meebrengt, zou het ylide protoneren. **8.** Nee, het draagt alleen een alkylgroep: vooral (*Z*) ([Propositie 27.6](#prop-b2-wittig-stereo)). **9.** Een vierring $\ce{P-C-C-O}$: fosfor gebonden aan het koolstofatoom dat de keten $\ce{C13H27}$ draagt, dat koolstofatoom aan het koolstofatoom dat de keten $\ce{C8H17}$ draagt, en dat aan zuurstof, dat aan fosfor gebonden is. **10.** Butyllithium en het ylide reageren met water en zuurstof. **11.** De dubbele binding verbindt het vroegere carbonylkoolstofatoom van nonanal (C9 van het product) met het vroegere ylidekoolstofatoom (C10), en geen enkele andere binding verschuift ([Propositie 27.4](#prop-b2-wittig-regiospecific)). **12.** Een carbokation op C9, dat een waterstofatoom van C8 of C10 kan verliezen en kan omleggen: een mengsel van tricos-8-een en tricos-9-een, elk als (*E*) en (*Z*), vooral (*E*). **13.** $\ce{Ph3P=CHC13H27 + C8H17CHO -> C8H17CH=CHC13H27 + Ph3PO}$. **14.** Doel $\ce{C23H46}$: $322.621\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; nonanal $\ce{C9H18O}$: $142.242\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; zout $\ce{C32H44BrP}$: $539.582\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; $\ce{Ph3PO}$, $\ce{C18H15OP}$: $278.291\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$. **15.** Het ylide $\ce{C32H43P}$ weegt $539.582 - 80.912 = 458.670\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; met nonanal is dat $600.912\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ reagentia voor $322.621\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ product: $322.621/600.912 \approx 53.7~\%$. **16.** Via de polariteit: de apolaire koolwaterstof gaat door een korte silicakolom met een apolair elutiemiddel terwijl het oxide achterblijft; of het oxide kristalliseert uit een koud apolair oplosmiddel. **17.** De zeer sterke binding $\ce{P=O}$ die gevormd wordt, weegt zwaarder dan de verbroken binding $\ce{P-C}$ ([Propositie 27.5](#prop-b2-wittig-driving)). **18.** Ze vraagt een [fosfonaat](#def-b2-wittig-hwe) met een elektronenzuigende groep op het reagerende koolstofatoom, wat ontbreekt in een gewone alkylketen, en ze geeft het (*E*)-alkeen. **19.** Tricos-9-yn, $\ce{CH3(CH2)7C#C(CH2)12CH3}$, met waterstof over een vergiftigde palladiumkatalysator (palladium op calciumcarbonaat met een loodzout en chinoline). **20.** Dec-1-yn, $\ce{CH3(CH2)7C#CH}$, gedeprotoneerd door natriumamide, daarna 1-broomtridecaan $\ce{CH3(CH2)12Br}$: $8 + 2 + 13 = 23$ koolstofatomen, de drievoudige binding tussen C9 en C10. **21.** Verdere hydrogenering zou tricosaan geven, zonder dubbele binding; de vergiftigde katalysator bindt het alkyn veel sterker dan het alkeen, dat het oppervlak verlaat vóór een tweede additie. **22.** Beide vragen twee stappen uit beschikbare stukken. De alkynroute geeft het (*Z*)-isomeer zuiver en laat alleen zouten achter; de wittigroute geeft wat (*E*)-isomeer en een grote massa trifenylfosfineoxide. **23.** 100 %: $\ce{C23H44 + H2 -> C23H46}$, elk atoom komt in het product terecht. **24.** $278.291/322.621 = \boldsymbol{\approx 0.86\,\mathrm{g}}$ trifenylfosfineoxide per gram feromoon.