Метод на Уилямсън за синтез на етери

Един от начините за получаване на етери е по метода на Уилямсън, при който започваме с алкохол и добавяме силна основа, за да отнемем протона от алкохола. След като отнемем протона от алкохола, добавяме алкилхалогенид, като най-подходящи са първичните алкилхалогениди. Ще говорим за това след малко. И накрая получаваш R'-групата от алкилхалогенида се присъединява към кислорода, за да се получи етер. Да разгледаме механизма при метода на Уилямсън за синтез на етери, където започваме с алкохол. Знаем, че алкохолите могат да действат като слаби киселини. Затова алкохолът ще реагира със силна основа, напр. натриев хидрид, за който знаем, че хидридната част на молекулата действа като силна основа. Несподелена електронна двойка ще отнеме този протон, а тези електрони отиват при кислорода. Ако запишем продукта на тази реакция на неутрализация, имаме сега кислород с три несподелени електронни двойки, което му придава заряд –1. Това се нарича алкоксиден анион, който ще реагира с положително зареденият натрий наоколо. Тук има известни електростатични или йонни взаимодействия между противоположните заряди. И тук добавяш алкилхалогенида. Ако напиша алкилхалогенида, той изглежда ето така. Знаем, че има разлика в електроотрицателността между халогена и този въглерод, където халогенът е частично отрицателен, а въглеродът е частично положителен. Частично положителен въглерод означава, че той иска електрони. Той ще действа като електрофил в следващата стъпка на механизма. Несподелената електронна двойка на кислорода ще действа като нуклеофил. Противоположните заряди се привличат. Несподелената електронна двойка на нуклеофила ще атакува електрофила, нашият въглерод. В същото време електроните в тази връзка между въглерода и халогена ще отидат при халогена. Това е механизъм SN2, за който най-подходящ е първичен халогенид, защото има по-малко пространствено възпрепятстване в сравнение с другите алкилхалогениди. Какво ще се случи след нуклеофилната атака? Този кислород ще се свърже с този въглерод ще се получи етер. Ако искаш, можеш да препишеш нашия етер ето така, за да покажеш как сме присъединили една група R' ето така. Да видим един пример за синтез по метода на Уилямсън. Започваме с тази молекула отляво, която изглежда доста интересно. Нарича се бета-нафтол. Бета-нафтолът има два пръстена, ето така, а после има ОН към един от тези пръстени. Това е бета-нафтол. В първата част ще добавим калиев хидроксид като основа. Калиевият хидроксид не е толкова силна основа като натриевия хидроксид, но в този случай може да използваме и малко по-слаба основа. Несподелената електронна двойка при хидроксида ще привлече този протон, като електроните остават при кислорода. Когато записвам спрегнатата основа на бета-нафтола... сега ще покажа това... взимаме този протон, който ще остави този кислород тук с три несподелени електронни двойки и заряд –1. Това е нашият алкоксиден анион. Този алкоксиден анион е резонансно стабилизиран. Резонансно стабилизирана спрегната основа. Имаме стабилизирана спрегнатата основа, което прави бета-нафтола малко по-добра киселина от другите алкохоли, за които ще говорим. Тъй като бета-нафтолът е малко по-киселинен, можем да използваме малко по-слаба основа в този пример. Калиевият хидроксид е достатъчно силен, за да отнеме този киселинен протон от бета-нафтола, защото спрегнатата основа на бета-нафтола е резонансно стабилизирана. Във втората стъпка, след като вече сме получили алкоксидния анион, добавяме нашия алкил халогенид. Ако добавя алкил халогенида във втората стъпка... да видим дали имам достатъчно място тук... ще използвам метил йодид като алкилхалогенид. Метил йодидът изглежда така. Пак повтарям, знаем, че този въглерод е електрофилният въглерод, така че имаме нуклеофил, електрофил. Несподелената електронна двойка при този кислород атакува въглерода, като тези електрони отиват при йодида, и се получава нашият продукт. Сега ще напиша етера, който се получава. Тези пръстени остават същите. Сега имаме кислород, свързан с метилова група, която дойде от метил йодида. Получихме нашия продукт. Този продукт се нарича неролин, който се използва като фиксатор в парфюмите. Той има интересен аромат. Ако някога имаш шанса да извършиш този синтез на етери по Уилямсон, ще ти е много интересно да видиш как ухае неролина, как изглежда, да го разглеждаш като част от някои парфюми. Сега да разгледаме получаването на етер. Ако имаш задача, в която се казва: това е етерът, който трябва да синтезираш. Какво трябва да направиш? Трябва да помислиш: това е моят етер, ще трябва да го получа от някакви други неща. Ако анализирам алкилните групи, свързани с този етер, ето тук имам метилова група, а това е циклохексилова група. Една от тези групи ще трябва да използвам като алкилхалогенид. Ще трябва да използваш тази група, която е най-малко стерично възпрепятствана, тъй като това е механизъм SN2. Значи ще започнеш с метиловата група. Във втората стъпка ще трябва да добавиш нещо като метилов йодид. Той е най-малко стерично обременен, така че ще имаш добър добив от реакцията. Това е втората стъпка. В първата стъпка добавяш някаква силна основа, например натриев хидрид. Твоят алкохол ще се получи от тук. От тук ще получиш твоя алкохол. Ще запиша моя изходен алкохол, той трябва да изглежда ето така. Ако добавя този алкохол в първата стъпка, натриев хидрид, отнема този протон, образува се алкоксид, като алкоксида атакува нуклеофилно метил йодида и присъединява метилова група, и се получава етерът отдясно. Ето така се разсъждава, когато се синтезират етери с метод на Уилямсън. Разгледай го като ретросинтез, и коя алкилна група е най-подходяща за твоя алкилхалогенид.