Sintesi di Williamson degli eteri: meccanismo SN2, scelta dei reagenti e domande JEE/NEET
Risposta breve: un alcossido o fenossido attacca un alogenuro metilico o alchilico primario in un unico stadio SN2 dando un etere: R–O− + R′–X → R–O–R′ + X−. Metti il gruppo ingombrante sull'alcossido; gli alogenuri terziari danno invece alcheni (E2).
Che cos'è la sintesi di Williamson degli eteri?
La sintesi di Williamson è il metodo più generale per preparare eteri asimmetrici. Le domande d'esame verificano quasi sempre un'unica idea: quale combinazione di alcossido e alogenuro funziona e quale invece dà un alchene.
Il modello disegna fenolo → anisolo in due passaggi. Aprilo in MolDraw per provare l'etossido o un alogenuro diverso.
La reazione in breve
| Nucleofilo | Alcossido (da ROH + Na o NaH) o fenossido (da ArOH + NaOH) |
|---|---|
| Elettrofilo | Alogenuro metilico o alchilico primario / tosilato |
| Meccanismo | SN2 (attacco dal retro, inversione) |
| Esempio | Fenolo + NaOH, poi CH3I → anisolo |
| Non funziona con | Alogenuri terziari (E2), alogenuri arilici (niente SN2) |
Meccanismo passo per passo
- Formazione dell'alcossido. I fenoli (pKa ≈ 10) vengono deprotonati da NaOH. Gli alcoli (pKa ≈ 16) richiedono sodio metallico o NaH.
- Attacco SN2. L'ossigeno negativo attacca il carbonio legato all'alogeno dal lato opposto e l'alogenuro esce nello stesso stadio. Uno stereocentro su quel carbonio viene invertito.
Ogni passaggio del modello è verificato elettrone per elettrone: le frecce curve danno esattamente le strutture disegnate. Aprilo in MolDraw per seguire le frecce un passaggio alla volta.
Esempi svolti
- Fenolo → anisolo. NaOH, poi CH3I (o dimetilsolfato).
- Etanolo → dietil etere. Na, poi C2H5Br.
- Metil terz-butil etere (MTBE). (CH3)3CO−Na+ + CH3Br funziona; CH3O− + (CH3)3CBr dà invece 2-metilpropene.
- Versione intramolecolare: epossidi e THF. Un'aloidrina in ambiente basico si chiude a epossido; il 4-clorobutanolo dà tetraidrofurano.
Domande di esercitazione JEE e NEET
D1. Il modo migliore per preparare il metil terz-butil etere è:
Mostra soluzione
(CH3)3CONa + CH3Br — La SN2 richiede l'alogenuro metilico non impedito; l'alogenuro terziario subirebbe E2.
D2. Metossido di sodio + bromuro di terz-butile dà principalmente:
Mostra soluzione
2-Metilpropene — La base forte rimuove un H in β (E2).
D3. L'anisolo si può preparare da:
Mostra soluzione
Fenossido di sodio + CH3I — Gli alogenuri arilici non danno SN2, quindi il gruppo arilico deve stare sul nucleofilo ossigenato.
D4. Che cosa succede alla configurazione dell'(R)-2-bromobutano con l'etossido in una reazione di Williamson?
Mostra soluzione
Viene invertita: (S)-2-etossibutano (con un po' di eliminazione). — Attacco SN2 dal retro.
Errori comuni
- Mettere il gruppo ingombrante sull'alogenuro: deve stare sull'alcossido.
- Usare un alogenuro arilico come elettrofilo.
- Dimenticare che gli alogenuri secondari danno miscele di etere e alchene.
- Usare NaOH per deprotonare un alcol comune (non è abbastanza forte).
Modifica questo meccanismo in MolDraw
- Fai clic su Apri in MolDraw. L'editor si apre con l'intera figura nell'area di disegno: la reazione complessiva, ogni passaggio numerato e i punti chiave.
- Tutto è una struttura normale. Cambia un sostituente, ricolora gli atomi o sposta una freccia: le frecce restano agganciate ai loro atomi.
- Scaricala in PNG, SVG o PDF, oppure copiala nei tuoi appunti o nelle slide.
- La stessa figura si trova nell'editor in Templates → Schemes → Name reactions.
Domande e risposte
Perché il di-terz-butil etere non si può preparare con la sintesi di Williamson?
Ogni combinazione richiede un alogenuro terziario, che con l'alcossido fortemente basico dà eliminazione (E2).
La sintesi di Williamson è SN1 o SN2?
SN2: un solo stadio, attacco dal retro, inversione della configurazione al carbonio attaccato.
Quali solventi sono i migliori?
I solventi polari aprotici come DMF, DMSO o acetone accelerano lo stadio SN2.