برنامه ریزی سنتز اتر ویلیامسون: اجتناب از دام ها

• سنتز ویلیامسون اتر از طریق S انجام می شود_ن2 مکانیسم
• هنگام برنامه ریزی برای سنتز اتر از طریق ویلیامسون، به یاد داشته باشید که S_ن2 واکنش برای آلکیل هالیدهای اولیه و متیل به خوبی کار می کند و برای آلکیل هالیدهای سوم شکست می خورد.
• همچنین، اس_ن2 واکنش به هیچ وجه با آلکنیل یا آریل هالیدها کار نمی کند.
• این بدان معنی است که در موارد خاص قطعاً روش‌های «درست» و «نادرست» برای برنامه‌ریزی سنتز اترها با استفاده از ویلیامسون وجود دارد.

فهرست مطالب

1. سنتز ویلیامسون اتر: تفکر به عقب
2. مکانیسم سنتز اتر ویلیامسون
3. برنامه ریزی ویلیامسون: دو مثال ساده
4. جایی که برنامه ریزی یک ویلیامسون می تواند اشتباه باشد
5. خلاصه: از برنامه ریزی بپرهیزید_ن2 واکنش در سوم یا آریل هالید

---

1. سنتز ویلیامسون اتر: تفکر به عقب

در آخرین پست به معرفی آن پرداختیم سنتز اتر ویلیامسون، یکی از ساده ترین راه هایی که برای ساخت اتر می شناسیم. اگر به اندازه کافی در سنگر بوده باشید، متوجه می‌شوید که در واقع چیز جدیدی نیست – ویلیامسون فقط واکنشی را که قبلاً دیده‌ایم، S تغییر نام داده است._ن2 واکنش بین یک آلکوکسید (RO-) و یک آلکیل هالید (RX). (پست را ببینید: S_ن2 مکانیسم)

[Side note: when Williamson reported the reaction in 1850 he didn’t know what an S_N2 was – scientists didn’t even know what electrons were, for that matter – which again goes to show that the science of organic chemistry developed through a lot of empirical observations first, and the theory developed later.]

اغلب ما در موقعیتی قرار می گیریم که مجبوریم سنتز اتر را با استفاده از ویلیامسون برنامه ریزی کنید [this happens to be a very popular exam question]. امروز می خواهیم آنچه را که در مورد این واکنش می دانیم به کار ببریم به عقب فکر کن این آموزش خوبی برای بسیاری از موارد بعد در دوره است که در آن از شما خواسته می شود تا سنتز مولکول های پیچیده تر را برنامه ریزی کنید.

در اینجا چیزی است که ما امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد:

• مکانیسم سنتز اتر ویلیامسون را مرور کنید
• نمایش دو آسان نمونه هایی از برنامه ریزی ویلیامسون
• نمایش دو سخت تر نمونه هایی از برنامه ریزی ویلیامسون، و نحوه جلوگیری از رایج ترین اشتباهات

2. مکانیسم سنتز اتر ویلیامسون

همانطور که در بالا گفتیم، ویلیامسون فقط یک S است_ن2 واکنش بین یک آلکوکسید و یک آلکیل هالید. این مکانیسم است.

“X” در اینجا فقط یک گروه ترک خوب است، مانند Cl، Br، I، OTs یا OMs. من دوست دارم نمونه های خاصی را به جای “X” نشان دهم، بنابراین در تصاویر زیر از Br استفاده خواهم کرد، اما به خاطر داشته باشید که اگر از هر یک از گروه های ترک دیگری استفاده کنید که در جمله قبل ذکر کردم، آنها کاملاً خوب کار می کنند. . فقط از F استفاده نکنید.

مهم ترین نکاتی که باید در مورد S_ن2 واکنش؟

• این یک واکنش بسیار ساده است: یک پیوند تشکیل می دهد در کربن و یک اوراق قرضه می شکند در همان کربن.
• از آنجا که از طریق حمله پشتی هسته دوست به آلکیل هالید انجام می شود، “سد بزرگ” (h/t استیون) “مانع فضایی” است. با رفتن آلکیل هالید از متیل به اولیه به ثانویه به سوم، سرعت کاهش می یابد
• اس_ن2 واکنش ادامه نده اصلا با درجه سوم آلکیل هالیدها آنها همچنین با آنها کار نمی کنند آلکنیل یا آلکینیل هالیدها (یعنی جایی که هالوژن مستقیماً به یک پیوند دو یا سه گانه CC متصل می شود).

با در نظر گرفتن این عوامل،ویلیامسون اتر سنتز می کند شامل الف درجه سوم آلکیل هالید یا آلکنیل اراده هالید شکست.

3. برنامه ریزی ویلیامسون: دو مثال ساده

بیایید مثال اول (دی اتیل اتر) را در نظر بگیریم و برعکس کار کنیم. چگونه می توانیم این مولکول را از طریق یک S بسازیم_ن2 واکنش؟

ما به یک نوکلئوفیل (آلکاکسید) و یک الکتروفیل (آلکیل هالید) نیاز داریم تا در یک واکنش جایگزینی ترکیب شوند تا دی اتیل اتر را تشکیل دهند. پس بیایید یکی از پیوندهای CO دی اتیل اتر را بشکنیم و یک گروه خروجی خوب (در این مثال Br) را در انتها بچسبانیم.

توجه کنید که هست متقارن. مهم نیست که چه پیوند CO را در فرآیند S تشکیل می دهید_ن2 واکنش، شما باید با همان مواد اولیه پایان دهید.

در این مثال ما یک S داریم_ن2 بین یون اتوکسید و یک اتیل هالید. این تنها راه ممکن برای استفاده از ویلیامسون برای ساخت این مولکول است. این یک S کاملا خوب است_ن2 واکنش زیرا الکتروفیل a است اولیه آلکیل هالید

مثال بعدی ما اتیل متیل اتر (“متوکسی اتان”) است. در اینجا توجه داشته باشید که بر خلاف دی اتیل اتر، این است نه یک مولکول متقارن

بنابراین دو پیوند CO وجود دارد که می‌توانیم در S تشکیل دهیم_ن2 واکنشی که اتر تولید می کند.

بیایید آنها را A (سبز) و B (آبی) بنامیم. تصور کنید چه مواد اولیه ای برای S لازم است_ن2 که پیوند A را تشکیل می دهد و سپس به این فکر کنید که چه مواد اولیه ای برای S لازم است_ن2 که پیوند B را تشکیل می‌دهد. ما به این می‌گوییم شکستن این پیوندها به‌صورت «رتروسنتتیک» (در صورت تمایل، سنتز معکوس).

• احتمال A ما را به واکنش بین متوکسید (CH₃O^– و یک آلکیل هالید اولیه (اتیل برومید در این مثال).
• احتمال B ما را به واکنش بین اتوکسید (CH₃CH₂O^–) و متیل هالید (در اینجا متیل برومید).

هر دوی این اس_ن2 واکنش باید کاملاً خوب عمل کند. بنابراین واقعاً هیچ راه اشتباهی برای ساخت این مولکول از طریق ویلیامسون در اینجا وجود ندارد.

4. کجا برنامه ریزی یک ویلیامسون می تواند اشتباه باشد

در مثال‌های قبلی واقعاً هیچ روش اشتباهی برای برنامه‌ریزی سنتز اترها از طریق سنتز ویلیامسون وجود نداشت. همیشه اینقدر ساده نیست.

بیایید به عنوان مثال به تی بوتیل اتیل اتر نگاه کنیم. مانند متیل اتیل اتر، دو راه ممکن برای “قطع” محصول مورد نظر ما به مواد اولیه وجود دارد. بیایید آنها را Path A و Path B بنامیم.

• احتمال A شامل S می شود_ن2 بین اتوکسید (CH₃CH₂O^–) و تی بوتیل بروماید.
• احتمال B شامل S می شود_ن2 بین t-butoxide [(CH₃)₃CO^– ]و اتیل بروماید

آیا متوجه مشکلی در اینجا شده اید؟ یکی از این اس_ن2 واکنش کار نمی کند.

• امکان A، S_ن2 شامل الف درجه سوم آلکیل هالید یک است نه برو در واقع، آنچه در عوض اتفاق می افتد احتمالاً یک واکنش E2 (حذف) است.
• از سوی دیگر، امکان B (anS_ن2 روی آلکیل هالید اولیه) خوب کار خواهد کرد.

بنابراین قطعا یک “راه درست” و یک “راه اشتباه” برای ساخت این مولکول با استفاده از ویلیامسون وجود دارد. اگر در حال برنامه ریزی S_ن2 که شامل یک آلکیل هالید ثالثیه است، شما آن را اشتباه انجام می دهید.

بیایید به مثال دیگری، فنیل متیل اتر نگاه کنیم.

مانند قبل، اجازه دهید آن را به دو احتمال تقسیم کنیم.

• احتمال A شامل S می شود_ن2 متوکسید (CH₃O^–) با فنیل هالید.
• احتمال B شامل S می شود_ن2 از فن اکسید (PhO^–) با متیل هالید.

کدام اس_ن2 بهتر عمل می کند؟

اگر گفتید احتمال B، حق با شماست. باز هم، احتمال A کار نمی کند زیرا ما سعی می کنیم S را انجام دهیم_ن2 در یک sp² کربن هیبرید شده اینها موثر نیستند S_ن2 واکنشی است که فقط روی sp موثر است³ اتم های کربن هیبرید شده.

5. خلاصه: اجتناب از برنامه ریزی S_ن2 واکنش در سوم یا آریل هالید

نکته اصلی در اینجا این است که شما باید سنتز یک اتر را با استفاده از ویلیامسون به همان روشی که هر S را برنامه ریزی می کنید برنامه ریزی کنید._ن2.

اتر خود را به گونه ای تجزیه کنید که به شما امکان می دهد، در حالت ایده آل، الف متیل یا اولیه آلکیل هالید از هر گونه سنتزی که نیاز به استفاده از یک سوم یا آلکنیل هالید دارد خودداری کنید.

ما واقعاً در اینجا آلکیل هالیدهای ثانویه را درگیر نکردیم. آنها برای یک ویلیامسون مرزی هستند و این یک انتخاب روشن نیست.

این سوال پیش می آید. چه اتفاقی می افتد اگر مجبور شویم اتری مانند این را سنتز کنیم؟

واضح است که ویلیامسون خارج شده است. پس چه کنیم؟

پاسخ، همانطور که در پست بعدی خواهیم دید، شامل دژاوو بیشتری از Org 1 خواهد بود.

یه کم بهش فکر کن اکسیژن به کربن های درجه سوم متصل است.

آیا می توانید به یک واکنش فکر کنید که ترجیح می دهد کربن های درجه سوم به عنوان ماده اولیه (در مقابل اولیه)؟

دفعه بعد جواب بده

پست بعدی: سنتز اترها (2) – بازگشت به آینده!

---

یادداشت