Condensation

A type of organic chemical reaction. A reaction in which two or more molecules of organic compounds react to produce a new compound while eliminating simple compounds. For example, the esterification reaction that produces ethyl acetate from acetic acid and ethanol (ethyl alcohol) is a condensation reaction because water, a simple compound, is eliminated from both the acetic acid and ethanol molecules to produce ethyl acetate, a larger molecule ( Figure A (1)).

The term condensation reaction is used quite widely, and there are exceptional condensation reactions such as aldol condensation, in which two types of molecules combine to produce one large molecule, and no simple molecule is produced ( Figure A (2)). When the two functional groups that cause a condensation reaction are within the same molecule, it is called intramolecular condensation, and is distinguished from normal condensation reactions that occur between molecules. For example, the reaction in which the bromine Br and the carboxyl group (carboxyl group) -COOH of γ-bromovaleric acid condense intramolecularly to produce γ-valerolactone is an example of intramolecular condensation ( Figure A (3)).

Below are some examples of typical condensation reactions. Many of these reactions are named after their discoverers.

(1) Claisen reaction This reaction produces a β-keto acid ester by condensing two molecules of a carboxylic acid ester in the presence of a base such as sodium alcoholate, sodium amide, or sodium. It is named after Rainer Ludwig Claisen (1851-1930) of Germany, who obtained benzoyl acetate by condensing a benzoic acid ester with an acetate ester in 1887 (Figure B (1)). When two molecules of ethyl acetate are condensed in this reaction, it becomes ethyl acetoacetate.

(2) Perkin reaction: This reaction is a method of synthesizing α,β-unsaturated carboxylic acids by heating an aromatic aldehyde in the presence of a fatty acid anhydride and an alkali salt of that acid. In 1867, Perkin of England was the first to use this method to obtain cinnamic acid by reacting benzaldehyde with acetic anhydride in the presence of sodium acetate ( Figure B (2)).

A condensation reaction similar to the Perkin reaction is the reaction of an aldehyde with an acetoacetate ester and malonic acid _CH2 (COOH) ₂ to obtain an α,β-carbonyl compound. This reaction was discovered by Emil Knoevenagel (1865-1921) in the 1890s, and is therefore called the Knoevenagel reaction.

(3) Friedel-Crafts reaction This reaction was discovered in 1877 by Friedel of France and James Mason Crafts of the United States (1839-1917). It is a reaction in which aromatic compounds are alkylated or acylated using a Lewis acid catalyst such as aluminum chloride.

Typically, an alkyl halide is used as the alkylating agent, and an acid halide or acid anhydride is used as the acylating agent ( Figure C (3)).

(4) Mannich reaction This reaction was first discovered by Bernhard Christian Gottfried Tollens (1841-1918) of Germany, but was later popularized by Carl Mannich (1877-1947). It is a reaction to synthesize β-ketoamines by condensation of ammonia or primary or secondary amine hydrochloride, formaldehyde, and a compound with active hydrogen (a compound with hydrogen on the saturated carbon next to the carbonyl group) ( Figure C (4)).

(5) Strecker reaction This reaction is famous as a method for synthesizing amino acids, and was discovered by Adolph Friedrich Ludwig Strecker (1822-1871) in 1850. First, an α-aminonitrile was prepared from an aldehyde or ketone, ammonium chloride, and an alkali cyanide, and then this α-aminonitrile was hydrolyzed with hydrochloric acid to convert it to an α-amino acid ( Figure D (5)).

(6) Skraup reaction and Pechmann reaction Both of these reactions are condensation reactions and cyclization reactions in which two molecules condense at two positions to produce a cyclic compound. The Skraup reaction was discovered in 1880 by Zdenko Hans Skraup (1850-1910) of Czechoslovakia, and involves the reaction of aniline and glycerin in the presence of sulfuric acid and nitrobenzene to synthesize quinoline. The Pechmann reaction was discovered in 1883 by Hans von Pechmann (1850-1902) of Germany, and involves the reaction of phenols such as resorcinol with β-keto acid esters, also in the presence of sulfuric acid, to obtain a coumarin substitute ( Figure D (6)).

The above are only a small part of condensation reactions, and many other condensation reactions are known that are useful as organic synthesis reactions. Examples include the Prince reaction, the Michael reaction (condensation), and the Dieckmann reaction. If the definition of condensation reactions is taken broadly, reactions known as substitution reactions can often be considered a type of condensation reaction. Polycondensation, which creates polymers by condensation, is also a condensation reaction in the broad sense.

[Masahiro Hirota]

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

有機化学反応の形式の一種。2分子またはそれ以上の有機化合物が反応して、簡単な化合物の脱離を伴いながら新しい化合物を生成する反応をいう。たとえば、酢酸とエタノール（エチルアルコール）から酢酸エチルを生成するエステル化の反応は、酢酸とエタノールの両分子から簡単な化合物である水が脱離して、より大きい分子である酢酸エチルを生成するので縮合反応である（図Aの(1)）。

　縮合反応ということばはかなり広く用いられていて、アルドール縮合のように、2種類の分子があわさって一つの大きな分子が生成するだけで、簡単な分子がとれないという例外的な縮合反応もある（図Aの(2)）。縮合反応をおこす二つの官能基が同じ分子内にある場合には分子内縮合といい、分子間でおこる普通の縮合反応と区別している。たとえば、γ(ガンマ)-ブロモ吉草酸の臭素Brとカルボキシ基（カルボキシル基）-COOHとが分子内で縮合してγ-バレロラクトンを生成する反応が分子内縮合の例である（図Aの(3)）。

　次に、いくつかの代表的な縮合反応の例を示す。これらの縮合反応には発見者の名前にちなんだ人名反応が多い。

(1)クライゼン反応　ナトリウムアルコラート、ナトリウムアミド、ナトリウムなどの塩基の存在下で、カルボン酸エステルが2分子縮合してβ(ベータ)-ケト酸エステルを生成する反応である。ドイツのクライゼンRainer Ludwig Claisen（1851―1930）が1887年に安息香酸エステルと酢酸エステルとの縮合により、ベンゾイル酢酸エステルを得ているのでこの名でよばれる（図Bの(1)）。この反応により2分子の酢酸エチルが縮合するとアセト酢酸エチルになる。

(2)パーキン反応　芳香族アルデヒドを脂肪酸無水物とその酸のアルカリ塩の存在下で加熱して、α(アルファ),β-不飽和カルボン酸を合成する反応をいう。1867年にイギリスのパーキンが最初に、この方法により、ベンズアルデヒドと無水酢酸を酢酸ナトリウムの存在下で反応させてケイ皮酸を得た（図Bの(2)）。

　パーキン反応に類似した縮合反応として、アルデヒドとアセト酢酸エステル、マロン酸CH₂(COOH)₂とを反応させてα,β-カルボニル化合物を得る反応がある。この反応は1890年代にクネベナゲルEmil Knoevenagel（1865―1921）が発見したのでクネベナゲル反応とよばれている。

(3)フリーデル‐クラフツ反応　1877年にフランスのフリーデルとアメリカのクラフツJames Mason Crafts（1839―1917）が発見した反応で、塩化アルミニウムなどのルイス酸触媒を用いて、芳香族化合物のアルキル化ないしはアシル化を行う反応である。

　普通はアルキル化剤としてはハロゲン化アルキル、アシル化剤としては酸ハロゲン化物または酸無水物を用いる（図Cの(3)）。

(4)マンニヒ反応　この反応を最初にみいだしたのは、ドイツのトレンスBernhard Christian Gottfried Tollens（1841―1918）であるが、その後マンニヒCarl Mannich（1877―1947）が一般化した反応である。アンモニアまたは第一、第二アミン塩酸塩とホルムアルデヒドと活性水素をもつ化合物（カルボニル基の隣の飽和炭素上に水素がある化合物）の三者の縮合によりβ-ケトアミンを合成する反応である（図Cの(4)）。

(5)ストレッカー反応　この反応はアミノ酸の合成法として有名であり、1850年にストレッカーAdolph Friedrich Ludwig Strecker（1822―1871）が発見した。初めに、アルデヒドまたはケトンと塩化アンモニウムとシアン化アルカリの三者からα-アミノニトリルをつくり、次にこのα-アミノニトリルを塩酸により加水分解してα-アミノ酸に変換した（図Dの(5)）。

(6)スクラウプ反応とペヒマン反応　これらの反応はいずれも、二つの分子がそれぞれ二つの位置で縮合をおこして環式化合物を生成する反応で、縮合反応であると同時に環化反応である。スクラウプ反応は、チェコスロバキアのスクラウプZdenko Hans Skraup（1850―1910）が1880年に発見した反応で、アニリンとグリセリンを硫酸とニトロベンゼンの存在下で反応させてキノリンを合成する。ペヒマン反応は、ドイツのペヒマンHans von Pechmann（1850―1902）が1883年に発見したもので、レゾルシンなどのフェノールとβ-ケト酸エステルを、やはり硫酸の存在下で反応させて、クマリン置換体を得る反応である（図Dの(6)）。

　ここにあげたのは、縮合反応のごく一部にすぎず、このほかにも有機合成反応として有用な縮合反応は数多く知られている。プリンス反応、マイケル反応（縮合）、ディークマン反応などその例は多い。縮合反応の定義を広くとれば、置換反応とよばれている反応も縮合反応の一種とみなせる場合が多い。縮合により高分子をつくる重縮合（ポリ縮合）も広義の縮合反応である。

［廣田　穰］

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例