Synthèse de Williamson des éthers : mécanisme SN2, choix des partenaires et questions JEE/NEET
Réponse courte : un alcoolate ou phénolate attaque un halogénure de méthyle ou d'alkyle primaire en une seule étape SN2 pour donner un éther : R–O− + R′–X → R–O–R′ + X−. Placez le groupe encombrant sur l'alcoolate ; les halogénures tertiaires donnent plutôt des alcènes (E2).
Qu'est-ce que la synthèse de Williamson des éthers ?
La synthèse de Williamson est la méthode la plus générale pour préparer des éthers dissymétriques. Les questions d'examen testent presque toujours une seule idée : quelle combinaison d'alcoolate et d'halogénure fonctionne, et laquelle donne plutôt un alcène.
Le modèle dessine le passage du phénol à l'anisole en deux étapes. Ouvrez-le dans MolDraw pour essayer l'éthanolate ou un autre halogénure.
La réaction en un coup d'œil
| Nucléophile | Alcoolate (à partir de ROH + Na ou NaH) ou phénolate (à partir de ArOH + NaOH) |
|---|---|
| Électrophile | Halogénure / tosylate de méthyle ou d'alkyle primaire |
| Mécanisme | SN2 (attaque par l'arrière, inversion) |
| Exemple | Phénol + NaOH, puis CH3I → anisole |
| Échoue avec | Les halogénures tertiaires (E2), les halogénures d'aryle (pas de SN2) |
Mécanisme étape par étape
- Former l'alcoolate. Les phénols (pKa ≈ 10) sont déprotonés par NaOH. Les alcools (pKa ≈ 16) nécessitent du sodium métallique ou NaH.
- Attaque SN2. L'oxygène chargé négativement attaque le carbone lié à l'halogène du côté opposé, et l'halogénure part dans la même étape. Un stéréocentre sur ce carbone est inversé.
Chaque étape du modèle est vérifiée électron par électron : les flèches courbes donnent exactement les structures dessinées. Ouvrez-le dans MolDraw pour suivre les flèches une étape à la fois.
Exemples résolus
- Phénol → anisole. NaOH, puis CH3I (ou sulfate de diméthyle).
- Éthanol → éther diéthylique. Na, puis C2H5Br.
- Éther méthyl tert-butylique (MTBE). (CH3)3CO−Na+ + CH3Br fonctionne ; CH3O− + (CH3)3CBr donne plutôt du 2-méthylpropène.
- Intramoléculaire : époxydes et THF. Une halohydrine en milieu basique se cyclise en époxyde ; le 4-chlorobutanol donne le tétrahydrofurane.
Questions d'entraînement JEE et NEET
Q1. La meilleure façon de préparer l'éther méthyl tert-butylique est :
Afficher la réponse
(CH3)3CONa + CH3Br — La SN2 nécessite l'halogénure de méthyle non encombré ; l'halogénure tertiaire subirait une E2.
Q2. Méthanolate de sodium + bromure de tert-butyle donne principalement :
Afficher la réponse
2-Méthylpropène — La base forte arrache un H en β (E2).
Q3. L'anisole peut être préparé à partir de :
Afficher la réponse
Phénolate de sodium + CH3I — Les halogénures d'aryle ne subissent pas de SN2 : le groupe aryle doit donc se trouver sur l'oxygène nucléophile.
Q4. Que devient la configuration du (R)-2-bromobutane avec l'éthanolate dans une réaction de Williamson ?
Afficher la réponse
Elle est inversée : (S)-2-éthoxybutane (avec un peu d'élimination). — Attaque SN2 par l'arrière.
Erreurs courantes
- Placer le groupe encombrant sur l'halogénure — il doit être sur l'alcoolate.
- Utiliser un halogénure d'aryle comme électrophile.
- Oublier que les halogénures secondaires donnent des mélanges d'éther et d'alcène.
- Utiliser NaOH pour déprotoner un alcool ordinaire (elle n'est pas assez forte).
Modifier ce mécanisme dans MolDraw
- Cliquez sur Ouvrir dans MolDraw. L'éditeur s'ouvre avec toute la figure sur le canevas : la réaction globale, chaque étape numérotée et les points clés.
- Tout est une structure ordinaire. Changez un substituant, recolorez des atomes ou déplacez une flèche : les flèches restent attachées à leurs atomes.
- Téléchargez-la en PNG, SVG ou PDF, ou copiez-la dans vos notes ou diapositives.
- La même figure se trouve dans l'éditeur sous Templates → Schemes → Name reactions.
Questions et réponses
Pourquoi ne peut-on pas préparer l'éther di-tert-butylique par la synthèse de Williamson ?
Chaque combinaison nécessite un halogénure tertiaire, qui subit une élimination (E2) avec l'alcoolate, base forte.
La synthèse de Williamson est-elle une SN1 ou une SN2 ?
SN2 : une seule étape, attaque par l'arrière, inversion de configuration au carbone attaqué.
Quels solvants sont les meilleurs ?
Les solvants polaires aprotiques comme le DMF, le DMSO ou l'acétone accélèrent l'étape SN2.