에테르

Ether
통칭이 에테르인 물질은 디에틸 에테르를 참조하십시오. 디지털 자산은 이더리움을 참조하십시오. 기타 용도는 에테르(동음이의)를 참조하십시오.
유기화학에서 에테르의 일반적인 구조. R 및 R'은 임의의 유기 치환기(예를 들어, 알킬 또는 아릴)를 나타냅니다.

유기화학에서 에테르는 두 개의 유기기(예: 알킬 또는 아릴)에 연결된 산소 원자인 에테르기를 포함하는 화합물의 한 종류입니다. 그들은 일반적인 공식을 가지고 있습니다. R-O-R', 여기서 R 및 R'은 유기기(예를 들어, 알킬 또는 아릴)를 나타낸다. 에테르는 다시 두 가지로 분류할 수 있습니다: 산소 원자의 양쪽에 있는 오르가닐기가 같으면 단순 또는 대칭 에테르인 반면, 서로 다르다면 에테르는 혼합 에테르 또는 비대칭 에테르라고 불립니다.[1] 첫 번째 그룹의 대표적인 예는 용매 및 마취성 디에틸 에테르이며, 일반적으로 단순히 "에테르"(CH-CH-O-CH-CH3223)라고 합니다. 에테르는 유기 화학에서 일반적이며 탄수화물과 리그닌의 일반적인 결합이기 때문에 생화학에서 훨씬 더 널리 사용됩니다.[2]

구조 및 접합

에테르는 구부러진 C-O-C 연결이 특징입니다. 디메틸 에테르에서 결합 각도는 111°, C-O 거리는 141pm입니다.[3] C-O 결합에 대한 회전 장벽이 낮습니다. 에테르, 알코올, 물의 산소 결합도 비슷합니다. 원자가 결합 이론의 언어에서 산소에서의 혼성화는 sp입니다3.

산소는 탄소보다 더 전기 음성이므로 에테르의 알파 수소는 단순 탄화수소보다 더 산성입니다. 그러나 그들은 카보닐기의 알파 수소(케톤이나 알데히드와 같은)보다 훨씬 덜 산성입니다.

에테르는 ROR 유형과 대칭될 수도 있고 ROR' 유형과 비대칭일 수도 있습니다. 전자의 예로는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디프로필에테르 등이 있습니다. 예시적인 비대칭 에테르는 아이솔(메톡시벤젠) 및 디메톡시에탄입니다.

비닐 및 아세틸렌 에테르

비닐 및 아세틸렌 에테르는 알킬 또는 아릴 에테르보다 훨씬 덜 일반적입니다. 종종 에놀 에테르라고 불리는 비닐 에테르는 유기 합성의 중요한 중간체입니다. 아세틸렌 에테르는 특히 희귀합니다. 디-테르-부톡시아세틸렌은 이 희귀한 종류의 화합물의 가장 일반적인 예입니다.

명명법

IUPAC 명명법에서 에테르는 일반식 "알콕시알칸"을 사용하여 명명되며, 예를3 들어 CH-CH-O-CH는23 메톡시에탄입니다. 에테르가 더 복잡한 분자의 일부일 경우 알콕시 치환기로 설명되므로 –OCH는3 "메톡시-" 그룹으로 간주됩니다. 더 간단한 알킬 라디칼은 앞에 쓰여 있으므로3 CH-O-CHCH는23 메톡시(CHO3)에탄(CHCHH23)으로 주어집니다.

사소명

단순 에테르에 대해서는 IUPAC 규칙이 지켜지지 않는 경우가 많습니다. 단순 에테르에 대한 사소한 이름(즉, 다른 작용기가 없거나 거의 없는 이름)은 두 치환기 뒤에 "에테르"가 뒤따르는 합성어입니다. 예를 들면, 에틸메틸에테르(CHOCH325), 디페닐에테르(CHOCH6565) 등이 있습니다. 다른 유기 화합물에 관해서는 명명 규칙이 공식화되기 전에 매우 일반적인 에테르가 이름을 얻었습니다. 디에틸에테르는 단순히 에테르라고 불리지만 한때는 비트리올의 달콤한 기름이라고 불렸습니다. 메틸페닐에테르는 원래 아니세이드에서 발견되었기 때문에 아니세올입니다. 방향족 에테르에는 푸란이 포함되어 있습니다. 아세탈(α-알콕시 에테르 R–CH(–OR)–O–R)은 특징적인 성질을 가진 에테르의 또 다른 부류입니다.

폴리에테르

폴리에테르는 일반적으로 주쇄에 에테르 결합을 포함하는 폴리머입니다. 폴리올이라는 용어는 일반적으로 하이드록실기와 같은 하나 이상의 기능성 말단기를 갖는 폴리에테르 폴리올을 의미합니다. 말단기가 더 이상 폴리머 특성에 영향을 미치지 않는 경우, "산화물" 또는 다른 용어가 높은 몰 질량 폴리머에 사용됩니다.

크라운 에테르는 순환 폴리에테르입니다. 브레베톡신, 시가톡신과 같은 과편모조류에 의해 생성되는 일부 독소는 매우 크며 고리형 또는 사다리형 폴리에테르로 알려져 있습니다.

지방족 폴리에테르
몰 질량이 중저분자량인 고분자의 명칭 몰 질량이 큰 고분자의 명칭 준비 반복단위 상호의 예시
파라포름알데히드 폴리옥시메틸렌(POM) 또는 폴리아세탈 또는 폴리포름알데히드 포름알데히드의 단계적 성장 중합 –CHO-2 듀퐁에서 온 델린
폴리에틸렌글리콜(PEG) 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 또는 폴리옥시에틸렌(POE) 에틸렌 옥사이드의 개환 중합 –CHCHO-22 다우사의 카보왁스
폴리프로필렌글리콜(PPG) 폴리프로필렌 옥사이드(PPOX) 또는 폴리옥시 프로필렌(POP) 산화 프로필렌의 음이온 고리 개방 중합 –CHCH2(CH3)O- 코베스트로의 아르콜
폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG) 또는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 폴리테트라하이드로퓨란(PTHF) 테트라하이드로퓨란의 산촉매 개환 중합 -CHCHCHHO-2222 인비스타와 폴리에서 온 테라테인BASF로부터의 THF

페닐 에테르 중합체는 주쇄에 방향족 사이클을 포함하는 방향족 폴리에테르의 한 종류입니다: 폴리페닐 에테르(PPE) 및 폴리(p-페닐렌 옥사이드)(PPO).

관련 화합물

에스터(R–C(=O)–O–R'), 헤미아세탈(R–CH(–OH)–O–R'), 카르복실산 무수물(RC(=O)–O–C(=O)R') 등 C–O–C(=O)R'과 같은 C–O-C-R-C는 에테르로 간주되지 않습니다.

C-O-C 연결에서 C 대신 더 무거운 14족 화학 원소(예: Si, Ge, Sn, Pb)를 포함하는 화합물이 있습니다. 이러한 화합물은 에테르로도 간주됩니다. 이러한 에테르의 예는 실릴에테르 RSi-O-CR=CR(Si-O-C 연결을 포함함), 디실록산 HSi-O-SiH(이 화합물의 다른 이름은 디실릴에테르, Si-O-Si 연결을 포함함) 및 스타녹산 RSn-O-SnR(Sn-O-Sn 연결을 포함함)입니다.

물성

에테르는 유사한 알칸과 유사한 끓는점을 가지고 있습니다. 단순한 에테르는 일반적으로 무색입니다.

일부 알킬 에테르에 대한 선택된 데이터
에테르 구조. m.p(°C) b.p(°C) HO2 1 L에 대한 용해도 쌍극자 모멘트 (D)
디메틸에테르 CH-O-CH33 −138.5 −23.0 70g 1.30
디에틸에테르 CH-O-CHCH3223 −116.3 34.4 69g 1.14
테트라하이드로퓨란 O(CH2)4 −108.4 66.0 믹싱 1.74
다이옥산 O(C2H4)2O 11.8 101.3 믹싱 0.45

리액션

고분자 디에틸에테르 과산화물의 구조

단순 에테르를 구성하는 C-O 결합은 강합니다. 그들은 가장 강력한 기지를 제외한 모든 기지에 대해 반응하지 않습니다. 일반적으로 화학 반응성이 낮지만 알칸보다 반응성이 높습니다.

에폭사이드, 케탈 및 아세탈과 같은 특수 에테르는 에테르의 대표적이지 않은 부류이며 별도의 논문에서 논의됩니다. 중요한 반응은 아래에 나열되어 있습니다.[4]

갈라짐

참고 항목: 에테르 분열

에테르는 가수분해에 저항하지만 브로민화수소산과 아이오딘화수소산에 의해 분해됩니다. 염화수소는 에테르를 천천히 분해할 뿐입니다. 메틸 에테르는 일반적으로 메틸 할라이드를 제공합니다.

ROCH3 + HBr → CH3Br + ROH

이러한 반응은 오늄 중간체, 즉 [RO(H)CH3]+Br을− 통해 진행됩니다.

일부 에테르는 삼브롬화붕소로 급속하게 분해되어 알킬 브로마이드를 생성합니다(어떤 경우에는 염화알루미늄도 사용됨).[5] 일부 에테르는 치환기에 따라 강염기와 같은 다양한 시약으로 분해할 수 있습니다.

이러한 어려움에도 불구하고 화학 종이 펄핑 공정은 리그닌에서 에테르 결합의 절단을 기반으로 합니다.

과산화물 형성

공기나 산소가 있는 상태에서 저장되면 에테르는 디에틸에테르하이드로퍼옥사이드와 같은 폭발성 과산화물을 형성하는 경향이 있습니다. 빛, 금속 촉매 및 알데하이드에 의해 반응이 가속됩니다. 과산화물이 형성될 가능성이 있는 저장 조건을 피하는 것 외에도, 형성되었을 수 있는 모든 과산화물은 원래의 에테르보다 휘발성이 낮고 마지막 몇 방울의 액체에 농축되기 때문에 건조하지 않고 에테르를 용매로 사용하는 것이 좋습니다. 오래된 에테르 샘플의 과산화물 존재는 새로 제조된 황산제1철 용액으로 흔든 후 KSCN을 첨가하여 검출할 수 있습니다. 혈액의 붉은 색은 과산화물의 존재를 나타냅니다. 디에틸 에테르 및 테트라하이드로퓨란(THF) 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(1,2-디메톡시에탄)와 같은 과산화물 형성 에테르가 산업 공정에서 회피되는 이유는 과산화물의 위험한 특성 때문입니다.

루이스 베이스

VCl3(thf)3의 구조.[6]
바나듐, V
염소, Cl
탄소, C
수소, H
질소, N

에테르는 루이스 기지 역할을 합니다. 예를 들어, 디에틸에테르는 삼불화붕소, 즉 보란 디에틸에테르레이트(BF3·O(CHCH23))2와 착체를 형성합니다. 에테르는 또한 Grignard 시약에서 Mg 중심으로 조정합니다. 테트라하이드로퓨란은 비환식 에테르보다 더 기본적입니다. 그것은 많은 단지들과 함께 형성됩니다.

알파-할로겐화

이 반응성은 알파 수소 원자를 가진 에테르가 과산화물을 형성하는 경향과 유사합니다. 염소와의 반응은 알파-클로로에테르를 생성합니다.

합성

알코올 탈수

알코올의 탈수는 에테르를 제공합니다.[7]

고온에서 2 R–OH → R–O–R + HO

이러한 직접적인 친핵성 치환 반응은 높은 온도(약 125°C)를 필요로 합니다. 반응은 산, 일반적으로 황산에 의해 촉매됩니다. 이 방법은 대칭 에테르를 생성하는 데 효과적이지만 비대칭 에테르는 생성하지 않습니다. 왜냐하면 OH는 양성자화되어 생성물의 혼합물을 제공할 수 있기 때문입니다. 이 방법으로 에탄올로부터 디에틸에테르를 생산합니다. 이 방법은 고리형 에테르를 쉽게 생성합니다. 제거 반응은 알코올의 탈수와 경쟁합니다.

R–CH2–CH2(OH) → R–CH=CH2 + H2O

탈수 경로는 종종 섬세한 분자와 양립할 수 없는 조건을 요구합니다. 에테르를 생산하기 위해 몇 가지 온화한 방법이 존재합니다.

알코올을 알켄에 친전자적으로 첨가하는 방법

알코올은 전기적으로 활성화된 알켄에 첨가됩니다. 이 방법은 원자 경제적입니다.

R2C=CR2 + R–OH → R2CH–C(–O–R)–R2

이 반응을 위해서는 산 촉매 작용이 필요합니다. 이렇게 제조된 상업적으로 중요한 에테르는 이소부텐 또는 이소아밀렌에서 유래하며, 이는 양성자화되어 비교적 안정적인 탄소 양이온을 제공합니다. 이들 2개의 알켄과 함께 에탄올과 메탄올을 사용하여 연료 등급의 에테르 4개가 생성됩니다: 메틸 삼차-부틸 에테르(MTBE), 메틸 삼차-아밀 에테르(TAME), 에틸 삼차-부틸 에테르(ETBE), 에틸 삼차-아밀 에테르(TAEE).[4]

이 반응을 촉진하기 위해 고체 산 촉매가 일반적으로 사용됩니다.

에폭사이드

주요기사 : 에폭사이드

에폭사이드는 일반적으로 알켄의 산화에 의해 제조됩니다. 산업 규모 측면에서 가장 중요한 에폭사이드는 에틸렌이 산소와 산화되어 생성되는 에틸렌 옥사이드입니다. 다른 에폭사이드는 다음 두 가지 경로 중 하나에 의해 생성됩니다.

많은 에테르, 에톡실레이트 및 크라운 에테르는 에폭사이드로부터 생성됩니다.

윌리엄슨과 울만 에테르 합성

알콕사이드에 의한 알킬할라이드의 친핵성 치환

R–ONa + R′–X → R–O–R′ + NaX

윌리엄슨 에테르 합성 반응은 강한 염기로 모 알코올을 처리하여 알콕사이드를 형성한 다음 적절한 이탈기(R-X)를 갖는 적절한 지방족 화합물을 첨가하는 것을 포함합니다. 이 방법은 교과서에서 인기가 있지만 상당한 폐기물을 발생시키기 때문에 일반적으로 규모 면에서 비현실적입니다.

적절한 잔류 그룹(X)에는 요오드화물, 브롬화물 또는 술폰산염이 포함됩니다. 이 방법은 일반적으로 아릴할라이드에 대해 잘 작동하지 않습니다(예: 브로모벤젠, 아래 울만 축합 참조). 마찬가지로, 이 방법은 1차 할로겐화물에 대해서만 최상의 수율을 제공합니다. 2차 및 3차 할로겐화물은 큰 알킬 그룹의 입체 장애로 인해 반응에 사용되는 염기성 알콕사이드 음이온에 노출되면 E2 제거를 겪기 쉽습니다.

이와 관련된 반응에서 알킬 할라이드는 페녹사이드에 의한 친핵성 치환을 거칩니다. R-X는 알코올과 반응하는 데 사용할 수 없습니다. 그러나 페놀은 알킬 할로겐화물을 유지하면서 알코올을 대체하는 데 사용할 수 있습니다. 페놀은 산성이기 때문에 수산화나트륨과 같은 강한 염기와 쉽게 반응하여 페녹사이드 이온을 형성합니다. 그런 다음 페녹사이드 이온은 알킬 할라이드의 –X기를 치환하여 S2N 메커니즘과의 반응으로 아릴기가 부착된 에테르를 형성합니다.

C6H5OH + OH− → C6H5–O− + H2O
C6H5–O− + R–X → C6H5OR

울만 응축은 기질이 아릴할라이드라는 점을 제외하고는 윌리엄슨 방법과 유사합니다. 이러한 반응에는 일반적으로 구리와 같은 촉매가 필요합니다.[8]

중요 에테르

Chemical structure of ethylene oxide 산화에틸렌 고리형 에테르. 가장 단순한 에폭시드이기도 합니다.
Chemical structure of dimethyl ether 디메틸에테르 에어로졸 스프레이 추진제로 사용되는 무색 가스입니다. 56~57의 높은 세탄 등급을 가진 디젤 엔진의 잠재적인 재생 가능한 대체 연료.
Chemical structure of diethyl ether 디에틸에테르 달콤한 냄새가 나는 무색 액체입니다. 일반적인 저비등 용매(b.p. 34.6 °C) 및 초기 마취제. 디젤 엔진의 시동 유체로 사용됩니다. 또한 냉매 및 무연 화약 제조, 향수 제조에 사용됩니다.
Chemical structure of dimethoxyethane Dimethoxyethane (DME) 리튬 전지에서 종종 발견되는 물 혼화성 용매(b.p. 85 °C):
Chemical structure of dioxane 다이옥산 고리형 에테르 및 고비점 용매 (b.p. 101.1 ℃)
Chemical structure of THF 테트라하이드로퓨란(THF) 용매로 사용되는 가장 극성이 강한 단순 에테르 중 하나인 고리형 에테르.
Chemical structure of anisole 아니솔(메톡시벤젠) 아릴 에테르 및 아니스 씨의 에센셜 오일의 주요 성분.
Chemical structure of 18-crown-6 크라운 에테르 상전이 촉매로 사용되는 고리형 폴리에테르.
Chemical structure of polyethylene glycol 폴리에틸렌글리콜(PEG) 예를 들어 화장품 및 의약품에 사용되는 선형 폴리에테르입니다.
폴리프로필렌글리콜 폴리우레탄에 사용되는 선형 폴리에테르.
혈소판활성인자 에테르 지질, 예를 들어, sn-1에 에테르, sn-2에 에스테르, 및 sn-3에 무기 에테르를 갖는 글리세릴 스캐폴드.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ IUPAC, Chemical Terminology Compendium, 2ed. ("골드북") (1997). 온라인 수정 버전: (2006–) "ethers". doi:10.1351/goldbook.E02221
  2. ^ Saul Patai, ed. (1967). The Ether Linkage. PATAI'S Chemistry of Functional Groups. John Wiley & Sons. doi:10.1002/9780470771075. ISBN 978-0-470-77107-5.
  3. ^ Vojinović, Krunoslav; Losehand, Udo; Mitzel, Norbert W. (2004). "Dichlorosilane–Dimethyl Ether Aggregation: A New Motif in Halosilane Adduct Formation". Dalton Trans. (16): 2578–2581. doi:10.1039/b405684a. PMID 15303175.
  4. ^ a b 빌헬름 하이트만, 귄터 스트렐케, 디터 메이어 "에테르스, 지방족" 울만의 산업화학 백과사전, 와인하임, 2002. doi:10.1002/14356007.a10_023
  5. ^ J. F. W. McOmie and D. E. West (1973). "3,3′-Dihydroxylbiphenyl". Organic Syntheses.; Collective Volume, vol. 5, p. 412
  6. ^ F.A.Cotton; S.A.Duraj; G.L.Powell; W.J.Roth (1986). "Comparative Structural Studies of the First Row Early Transition Metal(III) Chloride Tetrahydrofuran Solvates". Inorg. Chim. Acta. 113: 81. doi:10.1016/S0020-1693(00)86863-2.
  7. ^ Clayden; Greeves; Warren (2001). Organic chemistry. Oxford University Press. p. 129. ISBN 978-0-19-850346-0.
  8. ^ Frlan, Rok; Kikelj, Danijel (29 June 2006). "Recent Progress in Diaryl Ether Synthesis". Synthesis. 2006 (14): 2271–2285. doi:10.1055/s-2006-942440.