有機合成に関しての質問です。
フェノールと1級ブロモアルキル(添付データ参照)のWilliamsonエーテル合成によってエーテルを合成したいと考えています。
塩基触媒としてK2CO3、溶媒として脱水エタノールを使用するつもりです。
原料となる1級ブロモアルキルには、逆末端(Br基と逆側の末端)にアミド結合を有するものを使用するため、副反応が起こらないかが心配です。副反応として、(1)アミドの塩基加水分解と(2)窒素の4級化(ブロモ化)の2点を懸念しています。

加水分解に関しては、系内から水を極力除去すれば防ぐことができる気がしていますが、
窒素の4級化に関しては全く検討がつきません。加水分解ならびに窒素4級化に関して起こりうる可能性等をご教授いただけましたら幸いです。


また、上記副反応が起こる場合は、反応スキームの改善が必要と考えており、その際は、以下のスキームを検討しています。
1段階目:逆末端カルボン酸の1級ブロモアルキルとフェノールからWilliamsonエーテル合成
2段階目:アミンと縮合剤(例えばDCC)を加え、アミド合成

反応スキームの改善が必要な場合、この反応スキームで副反応なく進行するかどうかに
つきましてもご教授いただけますでしょうか。よろしくお願いいたします。

「Williamsonエーテル合成」の質問画像

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A 回答 (2件)

iawserさんが大学生で、まだ研究初めて間もないという前提でお答えします。


まず、考えたとおりに反応を仕込みましょう。
何の問題もなく目的物が高収率で得られるかもしれません。
そのときには、「フェノールと臭化アルキルはかなり良い組み合わせで、こういう条件で反応させればよいんだ」
ということがわかります。
想定されている副生物(窒素の4級化はブロモ化ではなくアルキル化ですよね)
ができた場合には、想定していた理由が原因かもしれませんし、他に理由があるかもしれません。
他にもうまくいかない場合が考えられます。例えば
・エタノールに原料が溶解しきらない
・何も反応が起こらない、若しくは非常に反応が遅い
などです。これは、やってみるのが一番早いのです。
実験化学の研究をなさる場合、もちろん理論は必要ですが、なんといっても
実証可能なことが実験化学の強みであり、面白いところなのです。
また、うまくいく行かないという経験の積み重ねが、教科書からの知識だけ
では得られない、実践的な知識としてiawserさんの有機合成の財産となります。
来年研究室に配属される学生に対して、「それを作るなら、この原料の組み合わせで
こういう反応条件でやったらどうか」とアドバイスする際にうまく行った例
とうまくいかない例、たくさんの反応を知っていたほうが後輩にとっても有益、あなたにとっても有益なのです。
・・・と説教をしてしまいましたが、私の経験から、ご質問の件に関して情報をいくつか。

まず、上述したように、原料のエタノールに対する溶解性が気になります。
(すでに調査済みであればokですが。)反応が遅く、温度を上げる必要があり、
この場合は特にエタノールによるハロゲン化アルキルの加エタノール分解が気になります。
doc_sundayさん指摘のようにアミド窒素のアルキル化も反応条件をきつくし
ないといけないとなると一部進行する可能性がありそうです。
もう一つ、塩基はこの場合、触媒(量)では進行しません。反応進行により、
塩基が何になるのかを考えてください。触媒では回りませんよね?
更に、溶媒と塩基(種類)の組み合わせが気になります。このような組み合わせが
良いのかどうか?文献上、何か例はあるのでしょうか?。

反応スキームの改善に関してですが、カルボン酸が手元にあるなら、
カルボン酸→酸クロ→オキサジンとして保護し、臭素をフェノールで置換、
その後脱保護、が手数がかかりますけど確実そうに思います・・・が、
私なら、画像にある原料で反応条件を振って(溶媒、塩基の組み合わせ。
この条件を振るところで過去の経験が活きます)作り上げようと考えます。

長くなりましたが参考になれば幸いです。
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(1)アミドの加水(?)分解は起きそうにないです。

特に塩基性条件では。
(2)窒素の四級化より、二分子以上の縮合「アミド窒素が臭素を追い出して二量化する」が気になります。
ついでに言うとエタノールを大過剰に使うと臭素がOEtで置換された副生物が出来そう。EtO^-の方がPhO^-より親核性が高いから。
溶媒を変えた方が良いのかな。
でもWilliamsonエーテル合成ってアルコール中で行うんですよね。良いんだろうな。
私の「癖」としては臭素よりO-Tsをフェノールで置換する方が好きです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

アミドの窒素は、アミンの窒素に比べてだいぶ
求核性に劣るとの認識でしたが、臭素を追い出してしまうかも
しれないのですね。

お礼日時:2009/05/24 20:34

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Aベストアンサー

>炭酸カリウムとDMFという組み合わせはあるのでしょうか?
あります。

>炭酸カリウムを塩基として使用する場合、水が必ず必要で、炭酸カリウムは有機溶媒中では、塩基としての役割を果たせないのでしょうか?
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Qwilliamsonエーテル合成で・・・

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

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 御質問者からの反応がありませんが,#2 の方の回答を拝見して補足回答いたします。

 この様な反応でのアミンの効果には2種類あると考えられます。1つは,私が回答した求核剤として活性中間体を形成する事による反応の加速です。もう1つは,#3 で触れられている塩基として働いて反応性の高いアニオン種を形成する事による反応の加速です。なお,反応の加速から離れれば,塩基として生成する酸をトラップするという効果を期待している場合もあります。

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Aベストアンサー

酸・塩基の強・弱の分類は微妙です。

強さは物質によって連続的に変わるからです。
また溶液の濃度についても仮定があります。普通酸、塩基の強さを比較するときにはあまり濃い溶液では考えていません。0.1mol/L程度で考えています。がんばっても1mol/L程度です。

水酸化ナトリウムは強い塩基の代表です。水酸化ナトリウムはこの濃度では溶けると完全に電離していると考えてかまいませんので
0.1mol/Lでは[OH-]=0.1mol/Lです。pH=13になります。0.1mol/Lの炭酸ナトリウムで考えるとpH=11.6です。この値を水酸化ナトリウムの値と比べると弱いということになります。でも少し弱いというレベルですね。でもアンモニアよりも強いです。アンモニアの場合はpH=11.1ほどです。
水酸化カルシウムも強塩基に入っていますね。
でも水酸化カルシウムは溶解度が小さくて0.1mol/Lの溶液を作ることができないのです。常温の飽和溶液で0.02mol/Lほどです。この濃度でpH=12.6です。これは水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの間です。水酸化カルシウムはぎりぎり強塩基ということにしていますが炭酸ナトリウムは弱塩基の方がいいと思います。弱塩基のなかでは強いという理解です。「弱い」というのにはものすごく大きな幅があるのです。金属の水酸化物で沈殿するもの(溶解度の小さいもの)は弱い塩基です。溶解度には大きな幅がありますから「弱い塩基」にも大きな幅があることになります。

酸のばあいも同じことが起こります。
塩酸は強酸、酢酸は弱酸とされていますが0.1mol/LでpH=1.0,pH=2.9です。でもシュウ酸や亜硫酸、蟻酸のpHはこの間の値です。シュウ酸の場合はpH=1.2と強酸と同じと見ていいぐらいになります。でも電離度が100%ではないということで弱酸に入れているのだと思います。(第一段階の電離平衡定数の値 K1=5.36×10^2)

>炭酸イオンが一部加水分解してOH-がちょっとでるから

「ちょっとでる」というところが「ちょっと『?』」です。炭酸の第2段階の電離がものすごく弱いということで炭酸イオンから炭酸水素イオンに戻る変化が「ちょっとでなく」起こるのです。

蛇足です。
水酸化ナトリウムは天然には存在しません。炭酸ナトリウムは存在します。「ソーダ」と呼ばれていました。産業革命の時代までは「ソーダ」が強い塩基の代表でした。でももっと強い塩基が欲しいという工業的な要請で作られたのが水酸化ナトリウムです。水酸化ナトリウムが「苛性ソーダ」という名前で呼ばれていたのはこういう事情からです。ソーダとはナトリウムの意味だと思っている人がいるようですが違います。Naのことを英語でsodiumと呼ぶのは「ソーダの元」という意味です。ソーダはsodiumの省略形ではありません。

酸・塩基の強・弱の分類は微妙です。

強さは物質によって連続的に変わるからです。
また溶液の濃度についても仮定があります。普通酸、塩基の強さを比較するときにはあまり濃い溶液では考えていません。0.1mol/L程度で考えています。がんばっても1mol/L程度です。

水酸化ナトリウムは強い塩基の代表です。水酸化ナトリウムはこの濃度では溶けると完全に電離していると考えてかまいませんので
0.1mol/Lでは[OH-]=0.1mol/Lです。pH=13になります。0.1mol/...続きを読む

Qセライトろ過について

 セライトろ過をすると抽出効率があがる。エマルジョンが解消される。また、清濁なろ液が得られるという原理がよく分かりません。
 1点目はあらかじめ試料にセライトを練りこむことで水分を保持し、分散されやすくなるためと言われているらしいのですが良く分かりません。
 3点目は固形物(汚物)をセライト粒子が多い尽くすため(ボディフード?)、ろ紙を通過しにくいということで清濁な液が得られるのでしょうか?
 wikipediaや本を参照にしてもよく分かりません。詳しい方ご教授をお願いします。また、ろ過について分かりやすい本があれば教えて下さい。

Aベストアンサー

セライト(珪藻土)の特徴を wikipedia でもう一度読み返してみてください。文が述べている事そのものではなく、自分が関心を持っている現象との関連を読み取ることが必要です。

端的に言えば、「吸着力は低く、溶液中に溶解している成分はそのまま通し、不溶物だけを捕捉する性質がある。」という部分がポイントになります。つまり、弱い吸着を生じるが不溶物を捕捉することは出来るということです。

実際に様々な実験系を経験すれば分かってくるかと思いますが、天然物を扱っていたり、反応がきれいに進行していない場合には、水にも有機溶媒にも溶け切らない成分が液中に混在することが珍しくありません。これをろ紙などで強引にろ過しようとすると、ろ紙が目詰まりして大変な時間が掛かったりします。このような場合にセライトろ過をすると、セライトが微細な不溶成分を捕らえ、この不溶成分による抽出不良を解消できます。

余談ですが、適度な吸着力を持たせるというのは、昔は化学の実験現場で当たり前に行なわれていました。たとえば、ジョーンズ酸化でクロム酸の後処理を容易にするために、セライトとフロリジルを等量混合して反応系に加えるなんていうことを学生時代に教わったこともあります。

セライト(珪藻土)の特徴を wikipedia でもう一度読み返してみてください。文が述べている事そのものではなく、自分が関心を持っている現象との関連を読み取ることが必要です。

端的に言えば、「吸着力は低く、溶液中に溶解している成分はそのまま通し、不溶物だけを捕捉する性質がある。」という部分がポイントになります。つまり、弱い吸着を生じるが不溶物を捕捉することは出来るということです。

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