Williamson verethering

Alles over koolstofchemie, de verbindingen, naamgeving etc. Denk hierbij aan alkanen, alkenen, amines, alcoholen etc.
Post Reply
hempo
Elektron
Posts: 5
Joined: 16 Oct 2010, 14:48

Williamson verethering

Post by hempo » 16 Oct 2010, 14:53

Beste mensen,

Mijn kennis van organische chemie is behoorlijk weggezakt in de afgelopen jaren. Nu heb ik tijdens mijn studie een paar practica moeten doen, o.a. de volgende. Graag ontvang ik wat hulp van jullie over de volgende reactie:

Image
De Williams ether syntese van 2-octadecyloxynaphtalene

Samenvatting
In dit experiment heb ik een synthese (practicum eerstejaars student) uitgevoerd van 2-octadecyloxynaphtalene. Bij elkaar gevoegd werden de stoffen 2-naphtol (0.50g, 3.5mmol), cesiumcarbonaat (1.14g, 3.5mmol) en 1-broomoctadecaan (1.18g, 3.5mmol) in acetonitril (25mL). Hierbij werd 0.27g 2-octadecyloxynaphtalene gevormd.

Vraag: Hoe loopt deze reactie EXACT? Dus inclusief reactiemechanisme etc.

Misschien dat jullie mijn denkfouten kunnen verbeteren.

Mijn aannames zijn als volgt, kloppen deze?:
1. Cs2CO3 is opgelost in acetonitril (Dus 2 Cs+ en (CO3)2-) ? Klopt dit?
2. CO3,(2-)is een (sterke) base ?

Vragen
1. Hoe gaat de H van de 2-naphtol af? Is 2-naphtol een zuur die z’n H+afgeeft aan CO3- ?
2. Hoe werkt het bij het afscheiden van broom-atoom van octadecaan? Broom is de leaving group (en bindt zich aan Cs? Oftewel CsBr ? Lost dit op in acetonitril? Of zou je dan een neerslag moeten verwachten?
3. Hoe kan het dat er slechts 0.25g product is gevormd, en niet meer? (Stoffen zijn verloren gegaan uiteraard; verdampt? blijven zitten in het glaswerk etc?)


PS. het college gaat vooral over molecuulstructuur, Sn1/Sn2 en E1/E2 reactiemechanismen (en nog over symmetrie/stereochemie), dus wellicht als daar iets over te vermelden valt, dan hoor ik dat graag :)

Alvast bedankt!




PS2 werkwijze was als volgt:

Werkwijze:
1. In een 100mL 3halskolf heb ik de stoffen bij elkaar gegooid, en voorzien van roerei (magnetisch ding om te roeren) en terugvloeikoeler.
2. Ik heb het mengsel laten refluxen. Dit duurde 1-2 uur
3. Ik heb de reactie gevolgd met TLC (thin layer chromatography), waarmee ik op een gegeven moment kon concluderen dat de reactie klaar was (De 2-naphtol verdween van het TLC- plaatje). (Vraag 4a: Ik heb nu acetonitril verwijderd van het mengsel, is alles, dus ook Cs2CO3 etc nog in het mengsel aanwezig nu?[/size]
4. Ik heb het oplosmiddel verwijderd aan een filmverdamper
5. Het overgebleven reactiemengsel in een rondkolf gestopt, en vervolgens heb ik er in totaal 200mL ether aan toegevoegd (Vraag 4: Waarom ether toevoegen?
6. Drie keer gewassen met H2O en 1 keer met een brine oplossing (verzadigd NaCl oplossing in water) (Vraag 5: Waar is dit goed voor?
7. Ik heb de ether fase gedroogd op MgSO4, door de ether in een erlenmeyer te laten lopen en met een paar scheppen MgSO4 en een roervlo te laten roeren voor ongeveer 5 minuten (er ontstond een soort sneeuwval in mijn reactiemengsel). (Vraag 6: Heb ik allemaal netjes uitgevoerd, maar wat is het nut van MgSO4 toevoegen?
8. De etherlaag heb ik over een papierfilter gefiltreerd, en de oplossing heb ik opgevangen in een 250ml rondkolf. (Vraag 7: Wat is er met de MgSO4 gebeurd? Welke stoffen bevinden zich nu precies in de oplossing?
9. Opnieuw aan de filmverdamper (Vraag 8: De ether wordt verdampt en weggehaald uit het mengsel, verder gebeurt er niks toch?
10. Het product heb ik geherkristalliseerd uit ethanol door het te verwaremen in een rondhalskolf Vraag 9: Geen idee wat hier precies de bedoeling van was. Als alle stof is opgelost, laat ik de oplossing langzaam afkoelen.
11. Het mengsel heb ik gefiltreert over een buchnertrechter
12. Met behulp van een membraanpomp heb ik de kristallen gedroogd (Vraag 10: Er ontstond een witte, kritalachtige stof. Dit is het eindproduct. Wat is verder nog belangrijk?
Last edited by hempo on 16 Oct 2010, 22:59, edited 1 time in total.

User avatar
Nernst
Stikstof
Posts: 170
Joined: 01 Feb 2009, 17:02
Chemistry interests: Organic

Re: Williamson verethering

Post by Nernst » 16 Oct 2010, 17:28

Zou je stap 1-3 ook even kunnen posten? Heb het idee dat je iets mist aan reagens in je reactieschema.

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Williamson verethering

Post by Wouter » 16 Oct 2010, 18:44

Fenolen zijn van nature zuur. Cesiumcarbonaat is basisch. Ik ben er vrij zeker van dat het cesiumnaftalonaat (of hoe het ook moge heten) gevormd wordt. Dit naftalonaat is een nucleofiel. Ik zeg: Sn2.
Voor de rest van je vragen, wat denk je zelf allemaal? Niet alles moet op een zilveren schaal geserveerd worden, natuurlijk. ;)

Verder: Worden Williamson ether syntheses (met vrij onreactieve reagentia) niet graag gekatalyseerd met behulp van een zilverzout, zoals zilveroxide? bron Ik wijt je slechte opbrengst aan slechte reactieomstandigheden.
Organisch chemicus

hempo
Elektron
Posts: 5
Joined: 16 Oct 2010, 14:48

Re: Williamson verethering

Post by hempo » 17 Oct 2010, 02:19

Het reactieschema is ook niet compleet. Die stond boven aan de opdracht zegmaar, om duidelijk te maken hoe het eindproduct er uit ziet.

Verder heb ik stap 1 t/m 3 ook toegevoegd.

Daarnaast was het ook geen 100% williamson verethering, maar een soortgelijk geval.

Gegeven is ongeveer het volgende:
- 'De normale williamson verethering omvat de behandeling van een halide (R-Br/Cl/I) met een alkoxide ion of een aroxide ion (gevormd uit een alcohol of fenol)
- Het gebruik van het alkoxide heeft toch de voorkeur, omdat het een nog meer reactief nucleofiel schijnt te zijn.
- Aromatische alcoholen zijn behoorlijk zuur (zuurder dan niet aromatische alcoholen), en deze kunnen dus daarom gemakkelijk omgezet worden naar de overeenkomstige alkoxides, door deze aromatische alkoholen te behandelen met een base zoals cesiumcarbonaat.
- De reactie van het alkoxide met een haloalkaan, de zogenaamde Williamson ethersynthese, is een onomkeerbare reactie.
- Vele andere functionele groepen in één molecuul zijn inert tijdens deze reactie, en kunnen dus zonder te dwarsbomen aanwezig zijn.

hempo
Elektron
Posts: 5
Joined: 16 Oct 2010, 14:48

Re: Williamson verethering

Post by hempo » 17 Oct 2010, 14:02

Ik denk dat het ongeveer als volgt gaat:

- eerst een vindt er een deprotonering plaats van de 2-naphtol, wat een goede nucleofiel levert.
- Er ontstaat dus HCO3(-), CsBr (leaving group Br- gaat naar Cs+)
- en het eindproduct, 2-octadecyloxynaphtalene. Die laatste stof is dus een product van een Sn2-mechanisme waarbij de alkoxide aanvalt op de alkaan, terwijl tegelijkertijd Br- zich afscheidt.

Klopt dit? Wat gebeurt er nog verder? etc?

Wat precies E2 mechanisme is weet ik niet echt..

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Williamson verethering

Post by Wouter » 17 Oct 2010, 14:10

Ik denk dat je zo het antwoord redelijk hebt omschreven, al heb je nog veel meer vragen gesteld. De meeste zou je moeten kunnen oplossen.
E2 is een eliminatiereactie. Dat kan (zal) een bijproduct van je reactie zijn.

Ik heb wel een vraag voor je: waarom zou er cesiumcarbonaat worden gebruikt, en geen natriumcarbonaat, denk je?
Organisch chemicus

hempo
Elektron
Posts: 5
Joined: 16 Oct 2010, 14:48

Re: Williamson verethering

Post by hempo » 17 Oct 2010, 14:20

Hmm... Omdat natriumbromide later minder makkelijk te verwijderen is als bijproduct? Iets beters kan ik niet verzinnen..

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Williamson verethering

Post by Wouter » 17 Oct 2010, 14:38

Cesiumcarbonaat lost beter op in organische oplosmiddelen. Daardoor krijg je een meer homogene reactie, deze verlopen doorgaans beter dan reacties waar je op de bodem vast poeder heb liggen. Alle zouten (bromides, carbonaten, bicarbonaten etc.) verwijder je door te wassen met water. Dan maakt het weinig uit of je nu natrium- of cesiumzouten gebruikt.
Organisch chemicus

hempo
Elektron
Posts: 5
Joined: 16 Oct 2010, 14:48

Re: Williamson verethering

Post by hempo » 17 Oct 2010, 17:05

Image

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Williamson verethering

Post by Wouter » 17 Oct 2010, 20:00

De discussie loopt nu tegelijkertijd met je eigen onderwerp op chemieforum. Zoals Fuzzwood daar aangeeft hoeft je cesiumcarbonaat helemaal niet op te splitsen in ionen. Je hebt Cs2CO3 dat een cesiumion uitwisselt voor het proton van het naftol.
Organisch chemicus

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 2 guests