উইলিয়ামসন ইথার সংশ্লেষণ

ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড এবং সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের সাথে স্যালিসিলডিহাইডের বিক্রিয়া দ্বারা ইথার সংশ্লেষণ

উইলিয়ামসন ইথার সংশ্লেষণ হলো একটি জৈব বিক্রিয়া, যা একটি অর্গানোহালাইড এবং একটি ডিপ্রোটোনেটেড অ্যালকোহল ( অ্যালকোক্সাইড ) থেকে একটি ইথার তৈরি করে। এই প্রতিক্রিয়াটি ১৮৫০ সালে আলেকজান্ডার উইলিয়ামসন দ্বারা বিকশিত হয়েছিল সাধারণত এটি একটি S _N 2 বিক্রিয়ার মাধ্যমে প্রাথমিক অ্যালকাইল হ্যালাইডের সাথে একটি অ্যালকোক্সাইড আয়নের প্রতিক্রিয়া জড়িত। এই প্রতিক্রিয়া জৈব রসায়নের ইতিহাসে গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি ইথারের গঠন প্রমাণ করতে সাহায্য করেছিল।

সাধারণ প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া নিম্নরূপ:

ডায়েথাইল ইথার এবং সোডিয়াম ক্লোরাইড গঠনের জন্য ক্লোরোইথেনের সাথে সোডিয়াম ইথক্সাইডের প্রতিক্রিয়া একটি উদাহরণ:

$\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}⟶\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

পদ্ধতি

উইলিয়ামসন ইথার প্রতিক্রিয়া একটি _SN 2 বাইমোলেকুলার নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপন প্রক্রিয়া অনুসরণ করে। একটি S _N 2 প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ায় একটি নিউক্লিওফাইলের দ্বারা একটি ইলেক্ট্রোফাইলের পিছনে একটি আক্রমণ হয় এবং এটি একটি সমন্বিত প্রক্রিয়ায় ঘটে (একবারে ঘটে)। S _N 2 প্রতিক্রিয়া সংঘটিত করার জন্য অবশ্যই একটি ভাল ত্যাগকারী গ্রুপ থাকতে হবে যা দৃঢ়ভাবে ইলেক্ট্রোনেগেটিভ, সাধারণত একটি হ্যালাইড।

উইলিয়ামসন ইথার বিক্রিয়ায় একটি অ্যালকক্সাইড আয়ন (RO ⁻ ) থাকে যা নিউক্লিওফাইল হিসাবে কাজ করে, ছেড়ে যাওয়া গোষ্ঠীর সাথে ইলেক্ট্রোফিলিক কার্বনকে আক্রমণ করে, যা বেশিরভাগ ক্ষেত্রে অ্যালকাইল টসিলেট বা অ্যালকাইল হ্যালাইড। ছেড়ে যাওয়ার স্থানটি অবশ্যই একটি প্রাথমিক কার্বন হতে হবে, কারণ গৌণ এবং তৃতীয় স্থান ত্যাগকারী সাইটগুলি সাধারণত একটি নির্মূল প্রতিক্রিয়া হিসাবে এগিয়ে যেতে পছন্দ করে। এছাড়াও, স্টেরিক প্রতিবন্ধকতা এবং পরিবর্তে অ্যালকেনের প্রধান গঠনের কারণে এই প্রতিক্রিয়াটি ডাই-টার্টবুটাইল ইথারের মতো ভারী ইথার গঠনের পক্ষে নয়।

ডাইপ্রোপাইল ইথার তৈরির জন্য উইলিয়ামসন ইথার সংশ্লেষণের একটি উদাহরণ। X ^- পণ্য দেখানো হয় না।

ব্যাপ্তি

উইলিয়ামসন প্রতিক্রিয়া বিস্তৃত পরিসরের, ল্যাবরেটরি এবং শিল্প সংশ্লেষণ উভয় ক্ষেত্রেই ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং ইথার প্রস্তুত করার সবচেয়ে সহজ এবং জনপ্রিয় পদ্ধতি হিসাবে রয়ে গেছে। উভয় প্রতিসম এবং অপ্রতিসম ইথার সহজেই প্রস্তুত করা হয়। বিশেষ করে হ্যালোহাইড্রিনের ইন্ট্রামলিকুলার প্রতিক্রিয়া ইপোক্সাইড দেয়।

অপ্রতিসম ইথারের ক্ষেত্রে বিক্রিয়কদের পছন্দের জন্য দুটি সম্ভাবনা রয়েছে এবং একটি সাধারণত প্রাপ্যতা বা প্রতিক্রিয়ার ভিত্তিতে পছন্দনীয়। উইলিয়ামসন প্রতিক্রিয়া প্রায়শই দুটি অ্যালকোহল থেকে পরোক্ষভাবে একটি ইথার প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়। অ্যালকোহলগুলির মধ্যে একটি প্রথমে একটি ছেড়ে যাওয়া গোষ্ঠীতে রূপান্তরিত হয় (সাধারণত টসিলেট ), তারপর দুটি একসাথে প্রতিক্রিয়া হয়।

অ্যালকক্সাইড (বা অ্যারিলোক্সাইড ) প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক হতে পারে। টারশিয়ারি অ্যালকোক্সাইডগুলি স্টেরিক বাধার কারণে নির্মূল প্রতিক্রিয়া দেয়। অন্যদিকে অ্যালকিলেটিং এজেন্ট সবচেয়ে পছন্দের প্রাথমিক। সেকেন্ডারি অ্যালকাইলেটিং এজেন্টগুলিও প্রতিক্রিয়া দেখায়, তবে তৃতীয় স্তরগুলি সাধারণত ব্যবহারিক ব্যবহারের জন্য পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য খুব বেশি প্রবণ হয়। ছেড়ে যাওয়া দলটি প্রায়শই একটি হ্যালাইড বা একটি সালফোনেট এস্টার প্রতিক্রিয়ার উদ্দেশ্যে সংশ্লেষিত হয়। যেহেতু প্রতিক্রিয়ার শর্তগুলি বরং জোর করে, তাই প্রতিরক্ষাকারী গোষ্ঠীগুলি প্রায়শই বিক্রিয়াকারী অণুর অন্যান্য অংশগুলিকে শান্ত করতে ব্যবহৃত হয় (যেমন অন্যান্য অ্যালকোহল, অ্যামাইন ইত্যাদি)

উইলিয়ামসন ইথার সংশ্লেষণ হলো শিল্প সংশ্লেষণ এবং স্নাতক শিক্ষার পরীক্ষাগারগুলোতে একটি সাধারণ জৈব প্রতিক্রিয়া। এই ইথার সংশ্লেষণের ফলন ঐতিহ্যগতভাবে কম হয় যখন প্রতিক্রিয়ার সময় সংক্ষিপ্ত করা হয়, যা স্নাতক পরীক্ষাগার শ্রেণীর সময়কালের ক্ষেত্রে হতে পারে। প্রতিক্রিয়াগুলিকে সঠিক সময়ের জন্য রিফ্লাক্সের অনুমতি না দিয়ে (১-৮ ঘন্টা ৫০ থেকে ১০০ পর্যন্ত যেকোনো জায়গায় °C) প্রতিক্রিয়াটি সম্পূর্ণ হওয়ার দিকে অগ্রসর নাও হতে পারে যা একটি দুর্বল সামগ্রিক পণ্যের ফলন তৈরি করে। এই সমস্যাটি প্রশমিত করতে মাইক্রোওয়েভ-বর্ধিত প্রযুক্তি এখন উইলিয়ামসন ইথার সংশ্লেষণের মতো প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য প্রতিক্রিয়ার সময়কে গতি বাড়ানোর জন্য ব্যবহার করা হচ্ছে। এই প্রযুক্তিটি প্রতিক্রিয়ার সময়কে রূপান্তরিত করেছে যার জন্য কমপক্ষে ১.৫ ঘন্টা রিফ্লাক্সের প্রয়োজন একটি দ্রুত ১০-মিনিটের মাইক্রোওয়েভ ১৩০ এ চালানো °C এবং এটি ৬-২৯% থেকে ২০-৫৫% পর্যন্ত সংশ্লেষিত ইথারের ফলন বাড়িয়েছে (তাদের সংশ্লেষণে প্রযুক্তিকে অন্তর্ভুক্ত করে বিভিন্ন ল্যাব বিভাগ থেকে ডেটা সংকলিত হয়েছিল)।

৩০০ °C তাপমাত্রা ব্যবহার করার সময় ইথার সংশ্লেষণে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতিও হয়েছে °C এবং উপরে এবং আরও দক্ষ সংশ্লেষণের সুবিধার্থে দুর্বল অ্যালকাইলেটিং এজেন্ট ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিটি সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াকে প্রবাহিত করতে সাহায্য করে এবং শিল্প স্কেলে সংশ্লেষণকে আরও সম্ভবপর করে তোলে। অনেক বেশি তাপমাত্রা দুর্বল অ্যালকাইলেটিং এজেন্টকে আরও বেশি প্রতিক্রিয়াশীল করে তোলে এবং উপজাত হিসাবে লবণ উত্পাদন করার সম্ভাবনা কম। এই পদ্ধতিটি অত্যন্ত নির্বাচনী এবং বিশেষ করে অ্যানিসোলের মতো সুগন্ধি ইথার উৎপাদনে সহায়ক বলে প্রমাণিত হয়েছে যার শিল্প প্রয়োগ বৃদ্ধি পাচ্ছে।

শর্তাবলী

যেহেতু অ্যালকক্সাইড আয়নগুলি অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল, সেগুলি সাধারণত প্রতিক্রিয়াগুলির আগে অবিলম্বে প্রস্তুত করা হয় বা সিটুতে তৈরি হয়। ল্যাবরেটরি রসায়নে, সিটু জেনারেশন প্রায়শই কার্বনেট বেস বা পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড ব্যবহার করে সম্পন্ন হয়, যখন শিল্প সংশ্লেষণে ফেজ ট্রান্সফার ক্যাটালাইসিস খুব সাধারণ। বিস্তৃত দ্রাবক ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে প্রোটিক দ্রাবক এবং এপোলার দ্রাবকগুলি মুক্ত নিউক্লিওফাইলের প্রাপ্যতা হ্রাস করার ফলে প্রতিক্রিয়ার হারকে দৃঢ়ভাবে ধীর করে দেয়। এই কারণে, acetonitrile এবং N, N -dimethylformamide বিশেষভাবে ব্যবহৃত হয়।

একটি সাধারণ উইলিয়ামসন প্রতিক্রিয়া ৫০ এ পরিচালিত হয় ১০০ থেকে °C এবং ১ এ সম্পূর্ণ হয়  থেকে ৮ ঘন্টায় প্রায়শই প্রারম্ভিক উপাদানের সম্পূর্ণ অন্তর্ধান অর্জন করা কঠিন এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলো সাধারণ। ৫০-৯৫% ফলন সাধারণত পরীক্ষাগার সংশ্লেষণে অর্জন করা হয়, যখন শিল্প পদ্ধতিতে প্রায় পরিমাণগত রূপান্তর অর্জন করা যায়।

পরীক্ষাগার সংশ্লেষণে সাধারণত ক্যাটালাইসিস প্রয়োজন হয় না। যাইহোক, যদি একটি অপ্রতিক্রিয়াশীল অ্যালকাইলেটিং এজেন্ট ব্যবহার করা হয় (যেমন একটি অ্যালকাইল ক্লোরাইড) তবে দ্রবণীয় আয়োডাইড লবণের অনুঘটক পরিমাণ যোগ করার মাধ্যমে প্রতিক্রিয়ার হার ব্যাপকভাবে উন্নত করা যেতে পারে (যা ক্লোরাইডের সাথে হ্যালাইড বিনিময়ের মধ্য দিয়ে অনেক বেশি প্রতিক্রিয়াশীল ফল দেয়। আয়োডাইড, ফিঙ্কেলস্টাইন বিক্রিয়ার একটি রূপ)। চরম ক্ষেত্রে, রূপালী যৌগ যেমন সিলভার অক্সাইড যোগ করা যেতে পারে:

রূপালী আয়ন তার প্রস্থানকে আরও সহজ করার জন্য হ্যালাইড ছেড়ে যাওয়া দলের সাথে সমন্বয় করে। পরিশেষে, কখনও কখনও ফেজ ট্রান্সফার অনুঘটক ব্যবহার করা হয় (যেমন টেট্রাবুটাইলামোনিয়াম ব্রোমাইড বা ১৮-ক্রান-৬ ) যাতে একটি নরম কাউন্টার-আয়ন অফার করে অ্যালকোক্সাইডের দ্রবণীয়তা বাড়ানো যায়।ফেজ ট্রান্সফার অনুঘটক অবস্থার অধীনে ট্রাই-ফাসিক সিস্টেমে ইথারিফিকেশন প্রতিক্রিয়ার আরও একটি উদাহরণ হল বেনজিল ক্লোরাইড এবং ফুরফুরিল অ্যালকোহলের প্রতিক্রিয়া।

পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া

উইলিয়ামসন প্রতিক্রিয়া প্রায়শই অ্যালকাইলেটিং এজেন্টের বেস-অনুঘটক নির্মূলের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করে, এবং ত্যাগকারী গোষ্ঠীর প্রকৃতি এবং সেইসাথে প্রতিক্রিয়া অবস্থার (বিশেষত তাপমাত্রা এবং দ্রাবক) একটি শক্তিশালী প্রভাব ফেলতে পারে যা অনুকূল হয়। বিশেষ করে, অ্যালকাইলেটিং এজেন্টের কিছু কাঠামো বিশেষভাবে নির্মূলের প্রবণ হতে পারে।

যখন নিউক্লিওফাইল একটি অ্যারিলোক্সাইড আয়ন হয়, উইলিয়ামসন বিক্রিয়াটিও রিংয়ের অ্যালকাইলেশনের সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে কারণ অ্যারিলোক্সাইড একটি অ্যাম্বিডেন্ট নিউক্লিওফাইল ।

আরো দেখুন

• বিস-আরিল ইথার গঠনের জন্য উলম্যান ঘনীভবন
• ডাইমিথাইল সালফেট এবং ডাইথাইল সালফেট, বিকল্প ইথার সংশ্লেষণ পদ্ধতিতে ব্যবহৃত অপেক্ষাকৃত সস্তা অর্গানোসালফেট