Reakcja Williamsona

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Reakcja Williamsonareakcja chemiczna podstawienia nukleofilowego zachodząca między alkoholanami i halogenkami alkilowymi lub tosylanami prowadząca do powstania eterów.

Alkohole – związki organiczne zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych połączonych z atomem węgla w hybrydyzacji sp.Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Ogólny schemat reakcji: Williamson-ether-synthesis-2D.png

gdzie: R, R' – grupy alkilowe X – chlorowiec lub tosyl

Reakcję tę po raz pierwszy opisał w 1850 Alexander William Williamson. Współcześnie stanowi ona wciąż jedną z podstawowych metod syntezy eterów.

Mechanizm[ | edytuj kod]

Alkoholan powstaje w reakcji alkoholu z silną zasadą, np. ROH + KH → ROK + H2

Często w przemyśle stosuje się w tym celu tlenek srebra(I) (Ag2O). W przypadku fenolanów, używanych do otrzymywania eterów aromatycznych, wystarcza wodorotlenek sodu z uwagi na stosunkowo silne właściwości kwasowe fenoli.

Zasady – jedna z podstawowych obok kwasów i soli grup związków chemicznych. Wodne roztwory silnych zasad nieorganicznych są nazywane ługami (np. ług sodowy). Istnieją trzy różne definicje tej grupy związków:Rzędowość - liczba określająca ile atomów węgla o hybrydyzacji sp³ jest przyłączonych do określonego atomu związku organicznego. Rzędowość tradycyjnie oznacza się liczbami rzymskimi.

Jest to typowa reakcja podstawienia nukleofilowego SN2. Polega na ataku nukleofila, którym w tym przypadku jest anion alkoholanowy na obdarzony cząstkowym ładunkiem dodatnim atom węgla z przyłączonym halogenem lub resztą tosylową. Anion alkoholanowy zbliża się do atomu węgla ze strony przeciwnej w stosunku do chlorowca. Reakcja biegnie przez przejściowy stan z pięciowiązalnym węglem, po czym równocześnie z przyłączeniem grupy RO- następuje odłączenie anionu halogenkowego. Reakcja przebiega z inwersją konfiguracji.

Eliminacja − reakcja chemiczna, w wyniku której z cząsteczki usuwane (eliminowane) są atomy lub grupy atomów, bez jednoczesnego przyłączenia się innych atomów lub grup.Substytucja nukleofilowa, podstawienie nukleofilowe – reakcja chemiczna podstawienia, w której czynnikiem atakującym jest nukleofil.

Przykłady reakcji Williamsona : EtONa + CH3CH2CH2CH2Cl → CH3CH2CH2CH2OEt + NaCl PhOK + MeBr → PhOMe + KBr

gdzie: Et - etyl; Ph - fenyl; Me - metyl

Przy planowaniu syntezy Williamsona ważne jest, aby użyty halogenek alkilu był jak najmniej rozgałęziony w okolicy atomu halogenu (najlepiej pierwszorzędowa), ponieważ anion alkoholanowy jako silna zasada może spowodować zajście reakcji eliminacji.

Halogenki alkilowe, halogenoalkany – organiczne związki chemiczne, pochodne alkanów, w których jeden lub więcej atomów wodoru został zastąpiony przez atom halogenu.Grupa tosylowa, tosyl, p-toluenosulfonyl (skrót: Ts lub Tos) – grupa funkcyjna wywodząca się z kwasu tosylowego, czyli p-toluenosulfonowego. Zawiera grupę sulfonylową przyłączoną do pierścienia toluenu w pozycji para.

Przykłady:

  • Reakcja pierwszorzędowego alkoholanu i trzeciorzędowego chlorku tert-butylu prowadzi do eliminacji:
  • EtOK + (CH3)3CCl → (CH3)2C=CH2 + EtOH + KCl
  • Poprzez zastosowanie odpowiednich substratów (chlorek trudno ulegający eliminacji) powstaje pożądany produkt - eter. Należy pamiętać, że zwykle oba procesy (eliminacja i substytucja) zachodzą obok siebie jednocześnie.
  • EtCl + (CH3)3COK → (CH3)3COEt + KCl
    Wodorotlenek sodu, NaOH – nieorganiczny związek chemiczny z grupy wodorotlenków, należący do najsilniejszych zasad.Związki aromatyczne – związki organiczne posiadające w cząsteczce zdelokalizowane elektrony π, tworzące tzw. układ aromatyczny. Zapewnia on cząsteczce dużo większą trwałość niż należałoby oczekiwać dla związku zawierającego wiązania podwójne.




    Warto wiedzieć że... beta

    Etery – organiczne związki chemiczne, w których występują wiązania C-O-C, przy czym żaden z atomów węgla nie jest związany z więcej niż jednym atomem tlenu.
    Alexander William Williamson (ur. 1 maja 1824 w Wardsworth - zm. 6 maja 1904 w Haslemere) chemik angielski. Prowadził badania alkoholi i eterów. Zsyntezował glikol etylenowy. Opracował metodę otrzymywania eterów niesymetrycznych znaną obecnie jako synteza Williamsona.
    Nukleofil – cząsteczka lub grupa, w której występuje nadmiar elektronów i w odpowiednich warunkach może być ich donorem.
    Tlenek srebra(I), Ag2O – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym srebro występuje na I stopniu utlenienia. Jest to ciemny, brunatnoczarny związek, bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie. Jego nasycone roztwory maja odczyn alkaliczny.
    Fenole – związki organiczne zawierające grupy hydroksylowe związane bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym (w przeciwieństwie do alkoholi aromatycznych, np. alkoholu benzylowego, w których grupa hydroksylowa przyłączona jest do alkilowego atomu węgla). Wykazują znacznie większą kwasowość niż alkohole i mogą tworzyć z mocnymi zasadami sole, fenolany. Najprostszym fenolem z jedną grupą hydroksylową jest fenol.
    Anion – jon o ładunku ujemnym. Anion to każde indywiduum chemiczne, w którym występuje nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Podczas elektrolizy anion podąża do elektrody dodatniej, zwanej anodą. Przeciwieństwem anionu jest jon dodatni, czyli kation.
    Fluorowce (chlorowce, halogeny) – pierwiastki chemiczne 17 (dawn. VIIA lub VII głównej) grupy układu okresowego – są to fluor, chlor, brom, jod, astat oraz zsyntezowany w drugiej połowie 2009 roku ununseptium. Nazwa halogeny pochodzi od greckich słów "sól" i "tworzyć".

    Reklama