ایترز

اترها طبقه ای از ترکیبات آلی هستند که بیشتر حاوی یک گروه اتر هستند که در آن اتم اکسیژن به دو گروه آلکیل یا آریل پیوند می یابد. کلمه اتر از کلمه لاتین "Aether" گرفته شده است که به معنای "اشتعال" است. در دمای اتاق و تحت فشار بالا ، اترها معمولاً قابل اشتعال هستند. فرمول کلی اتر به عنوان R-O-R ، R-O-R ، R-O-AR یا AR-O-AR ارائه شده است که در آن R نمایانگر یک گروه آلکیل و AR یک گروه آریل است.

ما به طور کلی این موضوع را در شیمی آلی مشاهده می کنیم و همچنین موضوعی گسترده در بیوشیمی است که در آنجا پیوندهای مشترکی بین کربوهیدرات ها و لیگنین پیدا می کنیم. در ضمن ، اگر به ساختار اترها نگاه کنیم ، آنها اساساً دارای پیوندهای خم C-O -C هستند.

شکل فوق ساختار کلی یک اتر را نشان می دهد. می بینید که اتر عمدتاً توسط یک اتم اکسیژن که به دو گروه آلکیل یا آریل پیوند می یابد ، مشخص می شود که در اینجا توسط R و R نشان داده شده است. جایگزین ها می توانند یکسان یا متفاوت باشند.

جدول محتویات

• خواص اترها
• طبقه بندی اترها
• نامگذاری
• قوانینی برای نامگذاری
• آماده سازی
• استفاده از اترها
• سوالات تمرین کنید

نمونه هایی از اترها

در زیر ما چند مثال ETHERS آورده ایم.

1. ch₃- O - ch₃(دی متیل اتر)

3. اترهای چرخه ای مانند

خصوصیات فیزیکی اترها

دی متیل اتر و اتیل متیل اتر هر دو گاز در دمای اتاق هستند. سایر همولوگ های پایین تر ، مایعات بی پروا ، بو و بی ثبات با بوی معمولی اتر هستند.

1) لحظه دو قطبی: زاویه پیوند C-O-C 180 درجه نیست ، لحظات دو قطبی از دو اوراق قرضه C-O یکدیگر را لغو نمی کنند و بنابراین اترها یک لحظه دو قطبی خالص دارند.

2) نقطه جوش: نقاط جوش مولکولهای اتر با آلکان ها قابل مقایسه هستند اما در مقایسه با الکل های توده مولکولی قابل مقایسه بسیار کم هستند. این به دلیل وجود پیوند هیدروژن در الکل است.

3) حلالیت: حلالیت اترها با آب شبیه به الکل های توده مولکولی قابل مقایسه است. مولکول های اتر در آب محلول هستند. این به این دلیل است که مانند الکل ، اتم های اکسیژن اتر نیز می توانند پیوندهای هیدروژن را با مولکول آب تشکیل دهند. همچنین ، حلالیت با افزایش اتم های کربن کاهش می یابد. این امر به این دلیل است که افزایش نسبی در محتوای هیدروکربن مولکول تمایل به تشکیل پیوند H را کاهش می دهد.

4) قطبیت: اتر به دلیل اتم اکسیژن که قادر به شرکت در پیوند هیدروژن نیست ، به دلیل وجود گروه های آلکیل حجیم در هر دو طرف اتم اکسیژن ، کمتر از استرها قطبی است. اما اتر قطبی تر از آلکن ها است.

5) هیبریداسیون: در اترها ، اتم اکسیژن SP 3 با زاویه پیوند 109. 5 0 هیبرید شده است.

طبقه بندی اترها

اترها را می توان بر اساس گروه جایگزین متصل به اتم اکسیژن آن به دو دسته گسترده طبقه بندی کرد: اترهای متقارن و اترهای نامتقارن (یا نامتقارن).

اترهای متقارن آن اترهایی هستند که دو گروه یکسان به اتم اکسیژن وصل می شوند

اترهای نامتقارن مواردی هستند که دو گروه مختلف به اتم اکسیژن وصل می شوند.

ساختار آنها شبیه به ساختار الکل است. جالب اینجاست که ساختارهای اتر و الکل شبیه به ساختار مولکول های آب هستند. این امر به این دلیل است که در الکل ، یک اتم هیدروژن یک مولکول آب توسط یک گروه آلکیل جایگزین می شود و در مورد اترها هر دو اتم هیدروژن مولکول های آب توسط یک گروه آلکیل یا آریل جایگزین می شوند.

توجه: اتر برخلاف الکلها و فنل ها ، گروه هیدروکسیل را ندارد.

نامگذاری اترها

اترها به سادگی با نام دو گروه آلکیل/آریل که به اکسیژن وصل شده و کلمه "اتر" را اضافه می کنند ، نامگذاری شده اند. این گروه های آلکیل به ترتیب حروف الفبا ذکر شده اند.

به عنوان مثال ، t-butyl Methyl Ether ، اتیل متیل اتر

اگر فقط یک گروه آلکیل/آریل به نام یک اتر خاص نشان داده شود ، این امر به معنای دو گروه یکسان است ، مانند اتیل اتر برای دی اتیل اتر. نامگذاری برای اترهای اتخاذ شده توسط IUPAC از یک گروه پیچیده تر به عنوان نام ریشه استفاده می کند ، با اتم اکسیژن و گروه کوچکتر به عنوان جایگزین آلکوکسی نامگذاری شده است. بنابراین ، در سیستم های IUPAC ، اترها آلکوکسی آلکان هستند.

مثال: اتوکسی اتان (دی اتیل اتر) ، متیوکسی اتان (متیل اتیل اتر) ، 2-متیوکسی-2-متیل پروپان (متیل Tert-Butyl Ether) ، بنزن فنوکسی (دیفنیل اتر).

این نامگذاری IUPAC برای نامگذاری ترکیبات با گروه های کاربردی اضافی بسیار مفید است زیرا این گروه های عملکردی را می توان در نام ریشه توصیف کرد.

قوانینی برای نامگذاری اتر با استفاده از نام IUPAC

قانون 1: طولانی ترین زنجیره کربن را به عنوان زنجیره پایه انتخاب کنید و نام پایه را بدهید.

قانون 2: تغییر نام دیگر گروه هیدروکربن با تغییر "YL" به "اکسی" پایان می یابد.

مثال: متیل متیوکسی می شود و اتیل به یک گروه اتوکسی تبدیل می شود.

قانون 3: نام Alkoxy با شماره یاب در مقابل نام زنجیره پایه قرار می گیرد.

2. ch₃- Ch (ch₃) - Ch₂- O - ch₂- ج₃(1- اتوکسی- 2- متیل پروپان)

تهیه اتر

اترها را می توان از چند طریق تهیه یا سنتز کرد. متداول ترین روش های صنعتی برای تهیه اترها عبارتند از:

کم آبی الکل

الکل در حضور اسیدهای پروتئنی (اسید سولفوریک ، اسید فسفریک) تحت شرایط مختلف کم آبی بدن قرار می گیرد. تشکیل محصول واکنش به شرایط واکنش بستگی دارد.

به عنوان مثال ، اتانول در حضور اسید سولفوریک در 443k به اتن کم آب می شود. از طرف دیگر ، اتانول در حضور اسید سولفوریک در 413k اتوکسیتان را به دست می آورد.

تشکیل اترها با کمبود آبگیری یک الکل یک واکنش دوکلوفیلیک دوکلوفیک است. یعنی در اینجا الکل به عنوان یک هسته عمل می کند و این بدان معنی است که شامل حمله مولکول الکل به الکل پروتئین شده همانطور که در زیر آمده است.

این روش برای تهیه اترها که دارای گروههای اولیه آلکیل هستند استفاده می شود. برای سنتز اترها از این طریق ، گروه آلکیل باید بدون مانع باشد و باید در دمای پایین نگه داشته شود وگرنه واکنش باعث آلکن ها می شود.

سنتز ویلیامسون

این یک روش مهم برای تهیه اترهای متقارن و نامتقارن در آزمایشگاه ها است. در سنتز ویلیامسون ، یک هالید آلکیل برای واکنش با سدیم آلکوکسید ساخته شده است که منجر به تشکیل اتر می شود.

این واکنش شامل یک s است_N2 حمله یون آلکوکسید به هالید آلکیل. ما می دانیم که آلکوکسیدها پایه های بسیار قوی هستند و با هالیدهای آلکیل به طور پیوسته واکنش نشان می دهند و بنابراین در واکنش های حذف شرکت می کنند.

در مورد هالیدهای آلکیل اولیه ، سنتز ویلیامسون بهره وری بالاتری را نشان می دهد.

هالید آلکیل با اکسید نقره ای خشک

هنگامی که آلکیل هالید با اکسید نقره ای خشک درمان می شود ، اتر تولید می شود

واکنشهای شیمیایی اتر

از بین همه گروه های عملکردی ، اترها کمترین واکنش پذیر هستند. پیوندهای اتر نسبت به پایه ها ، عوامل اکسید کننده و کاهش عوامل کاملاً پایدار هستند. اما از طرف دیگر ، اترها با واکنش با اسیدها دچار شکاف می شوند. واکنشهای شیمیایی برجسته اترها به شرح زیر است.

شکاف اوراق قرضه C-O در اترها

شکاف پیوندهای C-O در اتر در شرایط شدید مانند اسیدهای غلیظ (معمولاً HBR و HI) و درجه حرارت بالا در هالید هیدروژن اضافی (که اسیدی هستند) صورت می گیرد.

به عنوان مثال ، واکنش دیالکیل اتر در ابتدا یک هالید آلکیل و الکل تولید می کند. این الکل بیشتر با هالید واکنش نشان می دهد تا یک مول دوم هالید آلکیل و آب تشکیل شود.

Reactivity of RX: HI>HBr>HCL

مشخص شده است که اتم اکسیژن اتر اساسی است ، مشابه اتم اکسیژن الکل. بنابراین ، واکنش اولیه بین اتر و هالید یک اتر پروتئین شده ایجاد می کند. حمله هسته ای یون هالید به این اتر پروتئین شده منجر به شکاف پیوند C-O می شود.

تشکیل پراکسیدها

در صورت وجود اتر در معرض هوا در صورت وجود اشعه ماوراء بنفش یا پیوند پراکسید نور خورشید شکل می گیرد.

واکنش جایگزینی الکتروفیلی

اترهای معطر حلقه معطر خود را به سمت واکنش جایگزینی الکتروفیلی درست مانند فنل به دلیل وجود گروه های آلکوکسی (-or) فعال می کنند. این گروه آلکوکسی به کارگردانی ارتو و پارا است. در مورد آریل اتر ، جفت تنها اکسیژن در رزونانس با حلقه بنزن درگیر شده و چگالی الکترون در حلقه در موقعیت های ارتو و پارا را افزایش می دهد. این به نوبه خود ، حمله الکتروفیل در موقعیت های ارتو و پارا را تسهیل می کند.

برخی از انواع مختلف واکنشهای جایگزینی الکتروفیلی شامل موارد زیر است:

1) هالوژناسیون

گروه های آلکیل با هالیدها مانند کلر و برم واکنشی تعویض می کنند. این واکنش در غیاب نور خورشید اتر هالوژنه می شود. در صورت وجود نور خورشید ، تمام اتم های هیدروژن اترها را تشکیل می دهد. در حلقه بنزن ، فنیل آلکیل اترها تحت هالوژناسیون معمول قرار می گیرند. مثال: آنیسول حتی در صورت عدم وجود کاتالیزور برمید آهن (III) با برمین در اسید اتانوئیک تحت فشار قرار می گیرد. این به دلیل فعال شدن حلقه بنزن توسط گروه متوکسی رخ می دهد. ایزومر پارا در عملکرد 90 ٪ بدست می آید.

2) نیتراسیون

نیترات آنیسول یک واکنش جایگزینی الکتروفیلی است. هر وقت آنیسول با مخلوطی از نیتریک غلیظ نیترات می شود (HNO₃) و گوگرد (ساعت₂SO₄) اسیدها ، ترکیبی از ارتو نیترونیسول و پارا-نیتروانیسول (عمده) را به همراه می آورد.

3) واکنش Friedel-Crafts

این چند واکنش است که توسط چارلز فریدل و جیمز کاردستی در سال 1877 ایجاد شده است تا جایگزین های حلقه های معطر را به هم وصل کند. این واکنش ها از دو نوع است:

• واکنش آلکیلاسیون Friedel-Crafts:

آلکیلاسیون فریدل شامل آلکیلاسیون آنیزول با آلکیل کلرید و کلرید آلومینیوم بی آب (یک اسید لوئیس) به عنوان یک کاتالیزور است.

• Acylation Friedel-Crafts:

این واکنش شامل آسیلاسیون آنیزول با یک کلرید اسیل در حضور کلرید آلومینیوم بی آب به عنوان یک کاتالیزور است.

هر دو این واکنش از واکنش جایگزینی الکتروفیلی پیروی می کنند. به طور دقیق ، در هر دو این واکنش ، گروه های آلکیل و آکیل در موقعیت های ارتو و پارا با واکنش با یک هالید آلکیل و هالید آکیل در حضور کلرید آلومینیوم بی آب معرفی می شوند.

برخی از اترهای مهم عبارتند از:

• اکسید اتیلن
• دی متیل اتر
• دی اتیل اتر
• Dimethoxyethane (DME)
• دیوکسان
• Tetrahydrofuran (THF)
• آنیسول (methoxybenzene)
• تاج اتر
• پلی اتیلن گلیکول (PEG)
• پلی پروپیلن گلیکول
• عامل فعال کننده پلاکت

استفاده از اتر

• دی متیل اتر به عنوان مبرد و به عنوان حلال در دمای پایین استفاده می شود.
• دی اتیل اتر یک ماده مشترک در بیهوشی است که در جراحی ها مورد استفاده قرار می گیرد
• اتر به همراه بنزین به عنوان سوخت موتور استفاده می شود.
• دی اتیل اتر یک حلال رایج برای روغن ها ، لثه ها ، رزین ها و غیره است.
• فنیل اتر به دلیل نقطه جوش زیاد می تواند به عنوان یک محیط انتقال حرارت استفاده شود.

سوالات تمرین کنید

1. چرا پیوند C-O-C در دی متیل اتر 111. 7 درجه است؟
2. الکل نقطه جوش بالاتری نسبت به اترهای توده های مولکولی قابل مقایسه دارد. چرا؟
3. فنیل متیل اتر با HI واکنش نشان می دهد تا فنل و یدومتان را تشکیل دهد و نه یدوبنزن و متانول. چرا؟
4. اتر A (ج₅H₁₂O) ، هنگامی که با بیش از HI غول پیکر گرم گرم می شود ، دو هالید آلکیل تولید می کند که روی هیدرولیز ترکیبات B و C را تشکیل می دهد. اکسیداسیون B به اسید D می دهد در حالی که اکسیداسیون C یک کتون E. را به ساختارهای A ، B ، C استنباط می کند.، D و E.
5. محصولات واکنشهای زیر را استنباط کنید:

6. واکنش های سنتز ویلیامسون از پنتان 2-اتوکسی-3-متیل را که از اتانول و 3-متیل پنتان-2-ol شروع می شود ، بنویسید.