Jedním ze způsobů tvorby etherů
je Williamsonova syntéza etherů. V té vycházíme z alkoholu, ke kterému přidáváme silnou bázi,
která ten alkohol deprotonuje. Po deprotonaci alkoholu
přidáváme alkylhalogenid, přičemž primární
alkylhalogenid funguje nejlépe. Za chvilku si vysvětlíme,
proč tomu tak je. Když spojíte uhlovodíkový zbytek
R z alkylhalogenidu s tím, co původně bylo alkoholem,
vytvoříte ether. Pojďme se podívat se na mechanismus
Williamsonovy syntézy etheru, která potřebuje alkohol
jako výchozí látku. Víme, že alkoholy
jsou slabými kyselinami. Proto při reakci alkoholu se silnou bází,
jako je například hydrid sodný... Hydridový anion
je velmi silnou bází. ... bude volný elektronový pár
přijímat tento proton, proto tyto elektrony
budou přemístěny na kyslík. Nakreslíme produkt
této acidobazické reakce, máme teď kyslík se třemi
elektronovými páry, a proto kyslík nese náboj minus jedna. Vzniklý anion se nazývá
alkoxidovým aniontem. Bude interagovat s kladně nabitým
sodným kationtem, který je v roztoku. Je to elektrostatické iontové
přitahování mezi dvěma opačnými náboji. Teď přijde alkylhalogenid. Nakreslíme alkylhalogenid,
který bude vypadat takto. Víme, že mezi tímto uhlíkem a halogenem
je rozdíl elektronegativit, proto halogen bude částečně záporný,
zatímco uhlík částečně kladný. Částečně kladný uhlík znamená,
že tento uhlík chce elektrony. Proto v dalším reakčním kroku
bude v roli elektrofilu. Volný elektronový pár na kyslíku
se bude chovat jako nukleofil. Opačné náboje se přitahují. Volný elektronový pár nukleofilu
bude atakovat elektrofilní uhlík. Současně s tím se elektrony vazby
mezi uhlíkem a halogenem přemístí na atom halogenu. Je to SN₂ mechanismus, který vysvětluje,
proč primární alkylhalogenid je nejlepší, jelikož má nižší sterické bránění
v porovnání s jinými alkylhalogenidy. Výsledkem tohoto nukleofilního
ataku bude připojení kyslíku na tento uhlík za vzniku etheru. Výsledný ether můžeme
překreslit tímto způsobem, aby bylo vidět, že jsme navázali
primární alkylový substituent R. Pojďme se podívat na příklad
Williamsonovy syntézy etherů. Začneme touto molekulou vlevo. Tato molekula vypadá zajímavě. Nazývá se beta-naftol. Beta-naftol má dvě spojená aromatická
jádra a hydroxyskupinu na jednom z nich. Taková je struktura beta-naftolu. V prvním kroku budeme přidávat
zásadu, konkrétně hydroxid draselný. Hydroxid draselný je slabší báze,
než je hydrid sodný, ale v našem případě je v pořádku
použít trochu slabší bázi. Volný elektronový pár
na hydroxidu přijme tento proton a nechá tyto elektrony
na alkoxidovém kyslíku. Nakreslíme konjugovanou
bázi k beta-naftolu tak, že odtrhneme proton, a kyslík zbude
se třemi volnými elektronovými páry, a proto bude mít náboj minus jedna. Máme alkoxidový anion. Tento alkoxidový anion
je stabilizován rezonancí. Tím, že rezonance
stabilizuje alkoxidový anion, lze vysvětlit to, že beta-naftol
je silnější kyselinou, než jakými jsou jiné
alifatické alkoholy. To, že beta-naftol kyselejší, vysvětluje možnost použití slabší
báze pro deprotonaci. Hydroxid draselný je
dostatečně kyselý na to, aby odštěpil kyselý vodík v beta-naftolu, protože konjugovaná báze k beta-naftolu
je stabilizovaná rezonancí. V druhém reakčním kroku,
hned po tvorbě alkoxidového aniontu, budeme přidávat alkylhalogenid. Přidáváme alkylhalogenid,
například methyljodid. Methyljodid vypadá takto. Víme, že tento uhlík je elektrofilní. Máme elektrofil, máme nukleofil. Volný elektronový pár
kyslíku atakuje uhlík, elektrony se přemístí na atom jodu,
a dojde ke vzniku produktu. Pojďme nakreslit
výsledný produkt reakce, Aromatická jádra
zůstanou nezměněná. Ale teď máme methylovou skupinu,
navázanou na tento kyslík, která vznikla z methyljodidu. Získali jsme produkt. Nazývá se nerolin
a používá se jako ustalovač v parfumerii. Má zajímavou vůni. Pokud budete mít možnost provést
Williamsonovu syntézu tohoto etheru, podívejte se, jak vypadá a jak voní
a jak může být použit jako složka parfému. Vraťme se k syntéze etherů. Máme před sebou úkol
připravit takovýto ether. Co k tomu budeme potřebovat? Máme ten ether a můžeme jej získat
z nějakých jiných látek. Podíváme se na alkylové
skupiny připojené na kyslík. Tady máme methylovou skupinu
a tady cyklohexylovou skupinu. Jedna z těchto skupin
vznikla z alkylhalogenidu. Chceme použit alkylhalogenid
s nejmenším sterickým bráněním, jelikož reakce funguje SN₂ mechanismem. Chceme alkylhalogenid
s methylovou skupinou. V druhém reakčním kroku budeme
přidávat něco jako je methyljodid. Je nejméně stericky bráněný,
a proto se zvýší výtěžek reakce. Je to druhý reakční krok. V prvním kroku budeme
přidávat silnou bází, například použijeme hydrid sodný. To znamená, že alkohol bude
obsahovat tuto část molekuly. Nakreslíme výchozí alkohol,
který bude vypadat takto. V prvním kroku nastane reakce
alkoholu s hydridem sodným, který odtrhne proton a vytvoří alkoxid, který následně provede
nukleofilní atak na methyljodidu a vytvoří ether vpravo. Takhle máme postupovat
ve Williamsonově syntéze etherů. Myslíte retrosynteticky
a rozhodnete, která z alkylových skupin
je nejlepší pro alkylhalogenid.