Springen naar inhoud

[scheikunde] Reactiemechanisme Williamsonverethering


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 oktober 2010 - 14:11

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:

Geplaatste afbeelding
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)-) ? Klopt dit?
2. CO3- is een sterke base (volgens mij klopt dit sowieso wel)?

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?
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 9: Er ontstond een witte, kritalachtige stof. Dit is het eindproduct. Wat is verder nog belangrijk?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

hllaan

    hllaan


  • >100 berichten
  • 164 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 oktober 2010 - 22:49

magnesiumsulfaat dient ervoor om spoortjes water die in je mengsel zitten eruit te halen, herkristallisatie dient ervoor om onzuiverheden uit je kristallen te verwijderen.

cesiumcarbonaat is naar mijn weten geen sterke base.

Over het mechanisme, is het een subsitutie of een eliminatie? Verder kan je aan het koolstofatoom waar de vertrekkende groep zit afleiden of het een eerste orde (E1/Sn1) of een tweede orde (E2/Sn2) reactie is.

Veranderd door hllaan, 15 oktober 2010 - 22:53


#3

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 oktober 2010 - 02:23

Thanks! :)

Het is primairy, dus zal wel Sn2 zijn dan ;).

Onder welke omstandigheden is heeft Sn2 de overhand en onder welke omstandigheden E2? Hoe bepaal je verhouding, en wat is precies de sn2 reactie in dit specifieke geval, en wat is precies de E2 reactie in dit specifieke geval?:)

#4

w_oute_r

    w_oute_r


  • >250 berichten
  • 654 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 oktober 2010 - 12:02

Cesiumcarbonaat kan een fenol deprotoneren.

Veranderd door wouterman, 16 oktober 2010 - 12:02


#5

hllaan

    hllaan


  • >100 berichten
  • 164 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 oktober 2010 - 15:18

factoren als temperatuur, de keuze van de base en je nucleofiel bepalen welke reactie (Sn2 of E2) de overhand heeft. Heb je zelf geen idee wat de Sn2-reactie en E2-reactie in dit geval zijn?

#6

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 01:27

Ik verdiep me straks nog even in het Sn2/E2 verhaal (wanneer heeft wat de overhand).

Ik wil nog wel wat toevoegen aan mijn openingspost:

Gegeven is het volgende in de opdracht:

- '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.

Veranderd door Struiks, 17 oktober 2010 - 01:27


#7

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 12:43

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..

Veranderd door Struiks, 17 oktober 2010 - 12:44


#8

hllaan

    hllaan


  • >100 berichten
  • 164 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 15:42

volgens mij klopt je redenering wel, misschien is het handig als je het mechanisme tekent (ik gebruik daarvoor het gratis programma chemsketch)

Zie voor het E2-mechanisme Zie ook http://library.tedankara.k12.tr/carey/ (H5 gaat over eliminaties en 8 over substituties) ik weet niet of alles klopt wat er op die site staat maar op het eerste gezicht ziet het er goed uit

#9

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 16:11

Geplaatste afbeelding

#10

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 16:37

Cesiumcarbonaat zal sowieso niet ioniseren in acetonitril. Dat is juist het hele punt dat je geen natrium of kaliumcarbonaat neemt: cesiumcarbonaat is lekker covalent.

#11

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 16:43

Kan het zijn dat je je vergist?

In mijn opdracht staat dat dat men dit soort aromatische alkoholen behandelen met een base, om zodoende een nucleofiel alkoxide te verkrijgen. Volgens de opdracht kun je als base zowel Cs2CO3 als K2CO3 gebruiken.

Wat gebeurt er volgens jou dan met die proton van 2-naphtol? Die moet er toch een keer ergens af lijkt mij :)

Veranderd door Struiks, 17 oktober 2010 - 16:49


#12

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 16:52

Die gaat er zeker af, maar niet omdat je met een CO32- ion zit. Cesiumcarbonaat zal als molecuul een ionwisseling met 2-naftol ondergaan. Daarna zal idd een SN2-reactie plaatsvinden.

De Cs-O en H-O bindingen worden wel ontzettend gepolariseerd door het acetonitril, maar voor ioniseren moeten ze een acetonitrilmanteltje aantrekken zoals dat in water gebeurt, ik zie acetonitril dat niet gauw doen omdat het zelf geen ionogeen karakter heeft.

Veranderd door Fuzzwood, 17 oktober 2010 - 16:54


#13

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 16:59

In 'organic chemistry', door Vollhardt en Schore (5e versie), staat letterlijk:
"Other solvents useful in Sn2 reactions are highly polar, but aprotic: they lack positively polarized hydrogens. Polar, aprotic solvents such as acetone (acetonitril?) are capable of dissolving salts."

Oftewel Cs2CO3 (is een zout) en wordt dus opgelost in aprotisch, polair acetonitril...

Wat bedoel je trouwens met "Cesiumcarbonaat zal als molecuul een ionwisseling met 2-naftol ondergaan."

Veranderd door Struiks, 17 oktober 2010 - 17:00


#14

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 18:53

Polar, aprotic solvents such as acetone (acetonitril?) are capable of dissolving salts." <-- dissolve, dus niet ionize ;)


Wat bedoel je trouwens met "Cesiumcarbonaat zal als molecuul een ionwisseling met 2-naftol ondergaan."

Dat het proton van naftol zal uitwisselen met een cesiumatoom van cesiumcarbonaat zonder dat er echt een ionlading ontstaat. Het dipoolmoment tussen Cs en O is wel stukken groter dan het dipoolmoment tussen H en O (elektronegativiteit van O = 3.44, van H 2.20 en van Cs 0.79), dat is respectievelijk 2.65 en 1.24. Vandaar dat het zuurstof in cesium-2-naftoxide lekker als nucleofiel kan optreden.

#15

Struiks

    Struiks


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2010 - 19:22

Pfff... ik begrijp het nog steeds niet helemaal :)

Houd er rekening mee dat ik vijf-zes jaar geleden een 5.7 heb gehaald op een eindexamen VWO scheikunde, en dat ik daar nu voor het eerst weer mee geconfronteerd word ;-)

Wat is precies ionizeren en wat is het verschil met oplossen ('jasje oplosmiddel erom heen'?)?

Waar gaat de leavinggroup naar toe, Br, die vormde volgens mij gewoon met Cs CsBr?

En het alkoxide (2-naphtol minus een proton), DAT is de nucleofiel toch die aanvalt op de alkaan? Wat heeft dat met Cs te maken?

Ik heb het gevoel dat ik er totaal niks van begrijp als ik de reacties zo lees..

Veranderd door Struiks, 17 oktober 2010 - 19:31






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures