Chemie / Universität Bayreuth

Mechanismus der Veresterung

Stand: 03.02.05

Aufgabe 2 Gruppe IV im Abitur LK Chemie Bayern 2002 lautete:

Salicylsäure (2-Hydroxybenzolcarbonsäure) kann sowohl mit Methanol als auch mit Essigsäure reagieren. Die beiden organischen Reaktionsprodukte entstehen nach dem selben Reaktionsmechanismus und gehören derselben Stoffklasse an. Im ersten Fall entsteht ein im Kaugummi enthaltener naturidentischer Aromastoff, im zweiten Fall der im Aspirin vorhandene schmerzstillende Wirkstoff.
2.1 (...)
2.2 Bei der Aufklärung des Reaktionsmechanismus kann man folgendermaßen vorgehen: Es wird in getrennten Versuchen a) der Sauerstoff der alkoholischen Hydroxygruppe der Salicylsäure bzw. b) der Sauerstoff der OH-Gruppe der Essigsäure O-18 markiert. Legen Sie dar, inwiefern diese Isotopenmarkierung Auskunft über den Reaktionsmechanismus geben kann, und formulieren Sie die Einzelschritte des Mechanismus in Strukturformeln!

Mehr Informationen waren nicht gegeben.

Nun die Frage: Ist es richtig, dass man bei der Markierung des Sauerstoffatoms bei der Essigsäure (Teilaufgabe b) markierten Sauerstoff nicht nur im Wasser sondern auch im Ester findet! Es ist doch nicht von vorne herein festzulegen, welches der beiden Sauerstoffatome der Essigsäure als Wasser abgespalten wird.

Würde nur die Markierung der Hydroxylgruppe der Salicylsäure einen Beweis des Mechanismus liefern?

Der Sinn des Experiments ist in der Tat nicht ganz klar. Die wesentliche Frage ist, zwischen welchen prinzipiell möglichen Mechanismen denn unterschieden werden soll:

1. Wenn es darum geht zu klären, ob der "Ether"-Sauerstoff eines Esters ursprünglich von der Säure oder dem Alkohol stammt, würde das Experiment einen Sinn ergeben. Bei Markierung der Hydroxyfunktion der Salicylsäure würde die gesamte Markierung entweder im Ester zu finden sein (falls der Ether-Sauerstoff vom Alkohol stammt), oder im Wasser (falls er von der Säure stammt). Das wäre in der Tat so eindeutig, dass das zweite Experiment unnötig wäre. Dieses würde die Markierung entweder zu gleichen Teilen im Ester und im Wasser (falls der Ethersauerstoff aus der Alkoholkomponente stammt) oder ausschließlich im Ester (falls aus der Säurekomponente) vorfinden. Zutreffend ist bekanntermaßen der erstgenannte Fall.

2. Theoretisch wäre auch denkbar, dass geklärt werden soll, ob die Esterbildung direkt zwischen der Essigsäure und der Hydroxygruppe der Salicylsäure abläuft, oder ob vorher ein gemischtes Anhydrid aus beiden Säurefunktionen entsteht, das dann intramolekular unter Mitwirkung der alkoholischen Hydroxygruppe umestert. Dann wären in der Tat andere Markierungsverteilungen zu erwarten. Dies müsste aber in der Aufgabe näher spezifiziert werden!