Δομή των Αιθέρων

Οι αιθέρες είναι οργανικά μόρια που έχουν μια ομάδα αιθέρα στη δομή τους. Δύο ομάδες αλκυλίου ή αρυλίου συνδέονται με ένα άτομο οξυγόνου για να σχηματίσουν μια αιθερική ομάδα. Σε γενικές γραμμές, χρησιμοποιούν τον τύπο R-O-R. Χρησιμοποιώντας μια γωνία δεσμού 104,5 μοιρών, οι αποστάσεις C-O είναι περίπου 140 μ.μ. Το οξυγόνο του αιθέρα έχει μεγαλύτερο ηλεκτραρνητικό φορτίο από τα άτομα άνθρακα που αντικαθιστά. Ως αποτέλεσμα, τα άλφα υδρογόνα σε αυτές τις αλυσίδες είναι πιο όξινα από ό,τι στις κανονικές αλυσίδες υδρογονάνθρακα. Ένας αιθέρας έχει ένα οξυγόνο συνδεδεμένο με δύο ομάδες αλκυλίου ή αρυλίου, όπως φαίνεται εδώ από τα R και R'. Τα υποκατάστατα δεν χρειάζεται να είναι τα ίδια, αλλά μπορεί να είναι τα ίδια.

Δομή του αιθέρα

Οι αιθέρες λειτουργούν με λυγισμένους δεσμούς C–O–C. Στον διμεθυλαιθέρα, η στάση του δεσμού είναι 111° και οι αποστάσεις C–O είναι 141 pm. Το εμπόδιο στην περιστροφή περίπου των δεσμών C–O είναι χαμηλό. Ο δεσμός του οξυγόνου στους αιθέρες, τις αλκοόλες και το νερό είναι παρόμοιος. Στη γλώσσα της θεωρίας του δεσμού σθένους, ο υβριδισμός στο οξυγόνο είναι sp3.

Το οξυγόνο είναι επιπλέον ηλεκτραρνητικό από τον άνθρακα, για το λόγο αυτό τα άλφα υδρογόνα των αιθέρων είναι εξαιρετικά όξινα από αυτά των εύκολων υδρογονανθράκων. Ωστόσο, είναι σε κάποια απόσταση πολύ λιγότερο όξινα από τα άλφα υδρογόνα των καρβονυλικών ομάδων (συμπεριλαμβανομένων των κετόνων ή των αλδεΰδων).

Ονοματολογία αιθέρων-

Στους αιθέρες μπορεί να δοθεί ένα όνομα με έναν από τους δύο τρόπους. Οι ομάδες αλκυλίου και στις δύο πλευρές του ατόμου οξυγόνου αναγνωρίζονται αλφαβητικά και στη συνέχεια γράφεται «αιθέρας». Ο αιθυλομεθυλαιθέρας, για παράδειγμα, είναι ένας αιθέρας στον οποίο το άτομο οξυγόνου πλαισιώνεται από μια ομάδα αιθυλίου και μεθυλίου.

Ο αιθέρας αναφέρεται ως δι[αλκυλ] αιθέρας εάν οι δύο αλκυλ ομάδες είναι ίδιες. Ο διμεθυλαιθέρας, για παράδειγμα, είναι ο αιθέρας που περιέχει οξυγόνο με μια αιθυλική ομάδα και στις δύο πλευρές του ατόμου.

Ιδιότητες αιθέρων-

Ομάδες αλκυλίου πλαισιώνουν τον πυρήνα του οξυγόνου στους αιθέρες, καθιστώντας τους μη πολικές ενώσεις. Το οξυγόνο είναι σε μεγάλο βαθμό ανίκανο να συμμετάσχει σε δεσμούς υδρογόνου λόγω των τεράστιων αλκυλομάδων που το περιβάλλουν.
Οι αλκοόλες του ίδιου μοριακού βάρους, από την άλλη πλευρά, έχουν υψηλότερα σημεία βρασμού.
Οι διαφορές σημείου βρασμού μειώνονται όταν οι αλκυλικές αλυσίδες γίνονται μακρύτερες στους αιθέρες. Υπάρχουν περισσότερες αλληλεπιδράσεις Van der Waals, και κατά συνέπεια περισσότερα ηλεκτρόνια, όταν υπάρχουν περισσότερα άτομα άνθρακα στο σύστημα.
Οι αιθέρες είναι σε θέση να δημιουργήσουν δεσμούς υδρογόνου με το νερό επειδή τα άτομα οξυγόνου έχουν δύο μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων πάνω τους. Ωστόσο, οι αιθέρες δεν είναι τόσο πολικοί όσο οι εστέρες ή οι αλκοόλες της ίδιας δομής.

Αντίδραση αιθέρων-

Είναι λιγότερο αντιδραστικά από το αλκοόλ, αλλά πιο δραστικά από τις αλκοόλες. Παρόλο που δεν υδρολύονται εύκολα, τα οξέα είναι σε θέση να τα διασπάσουν σε αλκυλαλογονίδιο και αλκοόλη. Όταν εκτίθενται σε οξυγόνο ή αέρα, οι αιθέρες τείνουν να υπεροξείδονται. R-O-O-R’ είναι ο βασικός τύπος. Είτε οι βάσεις Lewis είτε οι βάσεις, οι αιθέρες μπορούν να συνεισφέρουν ηλεκτρόνια ή να λάβουν πρωτόνια σε αντιδράσεις.
Είναι δυνατή η σύνθεση αιθέρων στο εργαστήριο με αφυδάτωση αλκοολών (2R-OH RO+H2O σε υψηλή θερμοκρασία), πυρηνόφιλη διάλυση χλωριδίων από αλκοξείδια (R-ONa + R'-X RO'+NaX) ή ηλεκτρολυτική προσθήκη αλκοόλες σε αλκένια (R2C =CR2 + ROH R2CH(-O)R-R2).

Παρασκευή αιθέρων-

Είναι δυνατή η παρασκευή ή η σύνθεση Αιθέρων με μια ποικιλία διαφορετικών μεθόδων. Οι μέθοδοι για την παραγωγή αιθέρων στη βιομηχανία περιλαμβάνουν:

Αφυδάτωση αλκοολών

Τα θειικά και φωσφορικά οξέα (πρωτικά οξέα) προκαλούν την αφυδάτωση του αλκοόλ, με αποτέλεσμα τα αλκένια και τους αιθέρες υπό διάφορες συνθήκες. Οι συνθήκες αντίδρασης έχουν αντίκτυπο στον σχηματισμό του προϊόντος αντίδρασης. Το θειικό οξύ αφυδατώνει την αιθανόλη σε αιθένιο στους 443Κ, για παράδειγμα. Το θειικό οξύ σε 413Κ παράγει αιθοξυαιθάνιο από αιθανόλη, από την άλλη πλευρά.

Σύνθεση Williamson

Χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία, οι αιθέρες μπορούν να κατασκευαστούν στο εργαστήριο τόσο σε συμμετρική όσο και σε ασύμμετρη μορφή. Στη σύνθεση Williamson, το αλκοξείδιο του νατρίου αντιδρά με ένα αλκυλαλογονίδιο για την παραγωγή αιθέρα. Ένα αλκυλαλογονίδιο προσβάλλεται από ένα ιόν αλκοξειδίου μέσω μιας αντίδρασης SN2. Γνωρίζουμε ήδη ότι τα αλκοξείδια είναι εξαιρετικά ισχυρές βάσεις, και κατά συνέπεια παίζουν σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες αποβολής. Η σύνθεση Williamson είναι πιο παραγωγική όταν ασχολείται με πρωτοταγή αλκυλαλογονίδια.

Παράδειγμα:

Αλκυλαλογονίδιο με ξηρό οξείδιο αργύρου-

Το αιθύλιο δημιουργείται με επεξεργασία αλκυλαλογονιδίου με ξηρό οξείδιο αργύρου.

2C2H5Br + Ag2O → C2H5–O–C2H5 + 2AgBr

Χημικές αντιδράσεις αιθέρα-

Διάσπαση συνδεσμών σε αιθέρες-

Η διάβρωση των δεσμών άνθρακα-οξυγόνου συμβαίνει κάτω από ακραίες συνθήκες, όπως υψηλές συγκεντρώσεις οξέος και υψηλές θερμοκρασίες, όπου ο αιθέρας διασπά τους δεσμούς C-O. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα χημικών αντιδράσεων που δημιουργούν αλκοόλη και αλκυλαλογονίδια. Ένα δεύτερο mole αλκυλαλογονιδίου και νερού σχηματίζεται ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης. Τα άτομα οξυγόνου στον αιθέρα και η αλκοόλη έχουν αποδειχθεί ότι είναι βασικά, όπως τα άτομα οξυγόνου στο νερό. Για να το θέσω αλλιώς, το πρώτο βήμα στη χημική αλληλεπίδραση μεταξύ αιθέρα και χλωρίου έχει ως αποτέλεσμα την πρωτονίωση. Η πυρηνόφιλη επίθεση του ιόντος αλογονιδίου σε αυτόν τον πρωτονιωμένο αιθέρα προκαλεί τη διάσπαση του δεσμού C-O.

Αντίδραση Ηλεκτρόφιλης Υποκατάστασης-

Η παρουσία αλκοξυ ομάδων σε αρωματικούς αιθέρες ενεργοποιεί τον αρωματικό δακτύλιο τους προς μια διαδικασία ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης παρόμοια με τη φαινόλη (-OR). Αυτή η αλκοξυ ομάδα έχει τόσο ορθο όσο και παρακατευθυντικές ιδιότητες. Εμφανίζεται συντονισμός μεταξύ του μοναχικού ζεύγους οξυγόνου και του βενζολικού δακτυλίου, αυξάνοντας την πυκνότητα ηλεκτρονίων του δακτυλίου στις θέσεις ορθο και παρά, στην περίπτωση των αρυλαιθέρων Οι επιθέσεις ηλεκτροφίλων σε ορθο και παρά θέσεις διευκολύνονται από αυτό.

Μερικοί από τους σημαντικούς αιθέρες είναι:

Αιθυλενοξείδιο
Διμεθυλαιθέρας
Διαιθυλαιθέρας
Διμεθοξυαιθάνιο (DME)
Διοξάνη
Τετραϋδροφουράνιο (THF)
Ανισόλη (μεθοξυβενζόλιο)
Αιθέρες κορώνας
Πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG)
Πολυπροπυλενογλυκόλη
Συντελεστής ενεργοποίησης αιμοπεταλίων

Χρήσεις αιθέρων-

Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο διμεθυλαιθέρας είναι ταυτόχρονα ψυκτικό και διαλύτης.
Στη χειρουργική αναισθησία, ο διαιθυλαιθέρας είναι ένα τυπικό συστατικό.
Ως καύσιμο κινητήρα, ο αιθέρας αναμιγνύεται με βενζίνη.
Είναι ένας κοινός διαλύτης για έλαια, κόμμεα, ρητίνες και άλλα υλικά.
Το υψηλό σημείο βρασμού του φαινυλαιθέρα τον καθιστά ιδανικό μέσο μεταφοράς θερμότητας.

Συμπέρασμα-

Περίπου το 8-10% του αιθυλαιθέρα που προσλαμβάνεται θεωρείται ότι υποβάλλεται σε επεξεργασία στο σώμα, με το υπόλοιπο να αποβάλλεται αμετάβλητο μέσω του αναπνευστικού συστήματος. Το επαγώγιμο σύστημα ηπατικών μικροσωμικών ενζύμων, ένα σύστημα μονοοξυγενάσης που περιέχει κυτόχρωμα P450, μετατρέπει τον αιθυλαιθέρα σε αιθανόλη και ακεταλδεΰδη. Για να ληφθεί οξικό άλας, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται στον ενδιάμεσο μεταβολισμό, η αιθανόλη και η ακεταλδεΰδη οξειδώνονται γρήγορα.

Οι αιθέρες είναι ενώσεις στις οποίες το άτομο οξυγόνου περικλείεται μεταξύ δύο αλκυλομάδων που είναι είτε πανομοιότυπες είτε διακριτές. Η δομή, η ορολογία και οι ιδιότητες του αιθέρα περιγράφονται όλα εδώ. Ανακαλύψαμε επίσης τις διαφορές μεταξύ των αιθέρων και των αλκοολών και αλκανικών αναλόγων τους.