11.3
Éteres de Álcoois: Desidratação de Álcool e Síntese de Éteres de Williamson
Visão geral
Os éteres podem ser preparados a partir de compostos orgânicos por vários métodos. Alguns deles são discutidos abaixo.
Preparação de Étere…
Os dois métodos mais comuns para preparar éteres a partir de álcoois são a desidratação do álcool e a síntese do éter de Williamson.
A desidratação alcoólica é usada para a preparação industrial de éteres. O método envolve a desidratação catalisada por ácido de álcoois atravésdo mecanismo SN 2.
Considere a desidratação do etanol na presença de ácido sulfúrico para dar éter dietílico.
A reação começa com uma transferência de prótons do catalisador ácido para o grupo hidroxila do etanol, formando um íon oxônio. A transferência de prótons converte a hidroxila, um grupo de saída pobre, em um íon oxônio, um grupo de saída melhor.
Posteriormente, uma segunda molécula de etanol, atuando como um nucleófilo, ataca o íon oxônio em uma reação SN2 e desloca uma molécula de água, formando um novo íon oxônio.
Finalmente, a transferência de prótons do novo íon oxônio para a água completa a reação, dando o etoxietano como produto final.
O método de desidratação alcoólica é limitado à preparação de éteres simétricos derivados de álcoois primários. Álcoois secundários e terciários não podem ser usados porque desidratam em alcenos.
Além disso, o método é inadequado para a preparação de éteres assimétricos porque produz uma mistura de éteres.
Um método mais geral para preparar éteres é a síntese de éter de Williamson. É um processo de duas etapas e fornece uma rota importante para a preparação de éteres assimétricos.
Um exemplo específico é a síntese de etoxipropano a partir de propanol.
A reação começa com a desprotonação do álcool, onde o propanol reage com o hidreto de sódio, uma base forte, para formar um íon alcóxido.
A segunda etapa é uma reação SN2 em que o íon alcóxido atua como um nucleófilo e desloca o íon iodeto, formando o éter.
A síntese de éter de Williamson prefere haletos de metila ou alquila primária como substratos porque são menos prejudicados e têm alta reatividade de SN2.
Em contraste, os haletos de alquila secundários ou terciários são menos preferidos, pois são mais prejudicados e sofrem eliminação.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: How does acid-catalyzed alcohol dehydration produce ethers?
Acid-catalyzed alcohol dehydration begins with proton transfer from the acid catalyst to the hydroxyl group, forming an oxonium ion—a better leaving group than hydroxyl. A second alcohol molecule then attacks this oxonium ion via an SN2 mechanism, displacing water and forming a new oxonium ion. Final proton transfer to water yields the ether product.
Q2: Why is alcohol dehydration limited to primary alcohols and symmetrical ethers?
Secondary and tertiary alcohols preferentially dehydrate to alkenes rather than ethers because elimination competes favorably with substitution. Additionally, using different primary alcohols yields a mixture of ethers, making the method unsuitable for asymmetrical ether preparation. These limitations make alcohol dehydration practical only for symmetrical ethers from primary alcohols.
Q3: What is the Williamson ether synthesis and why is it more versatile?
Williamson ether synthesis is a two-step process that deprotonates an alcohol with a strong base like sodium hydride to form an alkoxide ion, which then undergoes an SN2 reaction with an alkyl halide to form the ether. This method is more versatile because it produces asymmetrical ethers and avoids the mixture problems and elimination side reactions associated with alcohol dehydration.
Q4: Why do methyl and primary alkyl halides work best in Williamson ether synthesis?
Methyl and primary alkyl halides are preferred substrates because they are less sterically hindered and exhibit high SN2 reactivity. Secondary and tertiary alkyl halides are more hindered and undergo elimination instead of substitution, reducing ether yield. The nucleophilic alkoxide ion attacks the carbon bearing the halide most effectively when steric hindrance is minimal.
Q5: What role does the alkoxide ion play in Williamson ether synthesis?
The alkoxide ion, formed by deprotonating an alcohol with a strong base, acts as the nucleophile in the SN2 reaction. It attacks the carbon of the alkyl halide, displacing the halide as a leaving group and forming the ether product. The alkoxide's strong nucleophilicity and basicity make it ideal for this substitution reaction.
Q6: How do temperature conditions affect alcohol dehydration outcomes?
Temperature significantly influences whether alcohol dehydration produces ethers or alkenes. At lower temperatures like 413 K with sulfuric acid, ethanol dehydration yields ethoxyethane. At higher temperatures around 443 K, the same reaction produces ethene instead. This temperature dependence reflects the competing pathways of substitution and elimination.
Q7: What is the mechanism difference between alcohol dehydration and Williamson synthesis?
Alcohol dehydration uses an acid catalyst to activate the hydroxyl group and proceeds via an SN2 mechanism where one alcohol acts as substrate and another as nucleophile. Williamson synthesis uses a strong base to deprotonate the alcohol first, then the resulting alkoxide nucleophile attacks an alkyl halide via SN2. Both follow SN2 mechanisms but differ in activation strategy and substrate requirements.