Cannizzaro-Reaktion

Die Einzelschritte der Cannizzaro-Reaktion
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende. Für eine größere Darstellung bitte auf das Bild klicken.

Die Cannizzaro-Reaktion, benannt nach ihrem Entdecker Stanislao Cannizzaro (1826-1910) gehört zu den Disproportionierungen: Zwei Verbindungen mit einer mittleren Oxidationsstufe reagieren zu einer Verbindung mit einer höheren und einer Verbindung mit einer niedrigeren Oxidationsstufe.

Die Cannizzaro-Reaktion liefert in stark basischem Medium aus zwei Aldehyden eine Carbonsäure und einen Alkohol, indem ein Hydrid-Anion von dem einen Aldehyd auf den anderen übertragen wird. Der Aldehyd, der das H^--Anion abgibt, wird dann zur Carbonsäure oxidiert, und der Aldehyd, der das H^--Anion aufnimmt, wird zum Alkohol reduziert.

Allerdings funktioniert diese Reaktion nur bei Aldehyden, die kein α-H-Atom besitzen (ein α-H-Atom ist ein H-Atom, das am Nachbar-C-Atom der Aldehydgruppe sitzt). Benzaldehyd, der Aldehyd in der Abbildung 1, hat kein α-H-Atom und kann die Cannizzaro-Reaktion daher durchlaufen. Warum die Abwesenheit des α-H-Atoms für die Cannizzaro-Reaktion so wichtig ist, werden wir bei der Beschreibung der einzelnen Schritte sehen.

Die Einzelschritte

1. In stark basischer Umgebung greift ein Hydroxid-Ion OH^- das Carbonyl-C-Atom des Benzaldehyds in einer nucleophilen Addition an, die negative Ladung wird vom Carbonyl-O-Atom übernommen.
   Wäre ein α-H-Atom vorhanden, so würde die starke Base OH^- das H-Atom als Proton aus dem Molekül "herausziehen". Da Benzaldehyd kein alpha-H-Atom besitzt, kann es nicht als Base auftreten, sondern fungiert als Nucleophil und greift das Carbonyl-C-Atom an.
2. Ein zweites Benzaldehyd-Molekül kommt ins Spiel. Der rote Pfeil deutet an, welchen Weg das rot markierte H-Atom der Aldehydgruppe nehmen wird.
3. Das H-Atom der Aldehydgruppe des linken Benzaldehyd-Moleküls wird als Hydrid-Ion abgespalten. Es bildet sich eine COOH-Gruppe, aus dem Aldehyd ist eine Carbonsäure geworden. Das Hydrid-Ion greift dann das Carbonyl-C-Atom des rechten Moleküls nucleophil an. Die negative Ladung wird vom O-Atom des Moleküls übernommen.
4. Wenn man das Reaktionsmedium nun ansäuert, wird dieses negativ geladene O-Atom protoniert, und wir haben die beiden Endprodukte der Cannizzaro-Reaktion: eine Carbonsäure und einen Alkohol.