A Williamson-szintézis egy szerves reakció képező oxid-éter egy szerves halogenidet és egy alkohol . Ezt a reakciót Alexander Williamson fejlesztette ki 1850-ben. Ez a reakció fontos a szerves kémia történetében, mert segített bizonyítani az éter-oxidok szerkezetét.
Jellemzően ez a reakció során alkoholátot ion reagáltatjuk egy alkil-halogeniddel , vagy egy halogénezett származékát (RX) egy S N 2 . Az alkoholát nukleofil aktivációval képződik alkoholból. Ennek a szintézisnek a jó hozama érdekében az alkil-halogenidnek elsődlegesnek kell lennie. A hozam a röntgen nagy részével csökken, mivel az alkoholát erős bázis , így hidegben a másodlagos és a harmadlagos röntgensugarak is Β-elimináción mennek keresztül . Az általános mechanizmus a következő:
Példaként említhetjük a nátrium-etanolát és klór-etán közötti reakciót dietil-éter képződésére és nátrium-kloridot :
Na + C 2 H 5 O - + C 2 H 5 Cl → C 2 H 5 OC 2 H 5 + Na + Cl -Williamson szintézisének felhasználási spektruma meglehetősen széles. Széles körben használják mind a laboratóriumban, mind az iparban, és továbbra is a legegyszerűbb és legnépszerűbb módszer az éter-oxidok előállítására. A szimmetrikus és az aszimmetrikus éterek könnyen előállíthatók ezzel a szintézissel. A intramolekuláris reakció a hidrogén-halogenidek , különösen ad epoxidok .
Az aszimmetrikus éterek szintézise esetén kétféle reagens közül lehet választani (mindegyik oldal lehet kezdetben halogenid vagy alkohol), általában a reagens rendelkezésre állása és reakcióképessége alapján választunk. Gyakran alkalmazható Williamson két alkoholból készített szintézise is; egyikük halogeniddé alakul (általában tozilát alkalmazásával ), majd a két reagenst együtt reagáltatják.
Az alkoholát lehet primer, szekunder vagy tercier. Másrészt az alkilezőszernek előnyösen primernek kell lennie. A másodlagos vegyületek is reagálnak, de a tercierek általában túlságosan hajlamosak a mellékreakciókra ahhoz, hogy hasznosak legyenek. A távozó csoport leggyakrabban a reakció céljából szintetizált halogenid vagy szulfonát-észter . Mivel a reakció körülményei meglehetősen szigorúak, gyakran védőcsoportokat alkalmaznak más érzékeny csoportok megvédésére az alkalmazott molekuláktól (pl. Egy másik alkoholcsoport, egy amincsoport ).
Mivel az alkoholátionok nagyon reaktívak, ezeket általában közvetlenül a reakció előtt állítják elő, vagy in situ állítják elő ; laboratóriumban. Ezt az előállítást az alkohol karbonát- bázissal vagy kálium-hidroxiddal történő reakciójával hajtják végre , míg az iparban gyakran fázistranszfer-katalizátort alkalmaznak . Oldószerek széles választéka alkalmazható, de a protikus oldószerek és a nem poláros oldószerek általában nagymértékben csökkentik a reakció sebességét, ami a szabad nukleofil hozzáférhetőségének csökkenését eredményezi . Emiatt általában acetonitrilt és N , N- dimetil-formamidot használnak .
A Williamson-reakciót általában 50-100 ° C-on hajtják végre, és egy-nyolc órán át hajtják végre. Gyakran nehéz a kezdeti reagensek teljes átalakulása megvalósulni, és a mellékreakciók gyakoriak. Általában 50-90% -os hozamot érnek el a laboratóriumban, és szinte kvantitatív konverziókat érnek el ipari eljárásokkal .
A katalízis általában nem szükséges a laboratóriumban. Ha azonban nem reaktív alkilezőszert (pl. Alkil-kloridot) használunk, akkor a reakció sebessége nagymértékben javítható egy oldható jodidsó katalitikus mennyiségének hozzáadásával (lehetővé téve a halogenid transzfert, reaktívabb jodid származék létrehozásával, a a Finkelstein-reakció ). Szélsőséges esetekben ezüst sókat adhatunk hozzá, például ezüst (I) -oxidot :
Az ezüst (I) ion koordinálja a távozó halogenidcsoportot, hogy könnyebben távozzon. Fázistranszfer-katalizátorok (például tetrabutil-ammónium-bromid vagy 18-korona-6 ) is alkalmazhatók az alkoholát oldhatóságának növelésére enyhébb ellenion adásával .
A Williamson-reakció gyakran versenyez az alkilezőszer bázikus eliminációjával , és a távozó csoport jellege, valamint a reakció körülményei (különösen a hőmérséklet és az oldószer) erősen befolyásolhatják a reakciót. Különösen bizonyos alkilezőszerek szerkezete olyan lehet, amely alkalmassá teszi őket eliminációs reakciókra. Amikor a nukleofil aromás alkoholát, a Williamson-reakció versenyben áll a gyűrű alkilezésével.