Reakcja Williamsona

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

Ogólny schemat reakcji:

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

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.

Jest to typowa reakcja podstawienia nukleofilowego S_N2. 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.

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.

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