الأثير

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 15 صور
الموسوعة الحرة
البنية العامة للأثير. R و R' تمثلان معظم البدائل العضوية .

في الكيمياء العضوية ، الإيثرات هي فئة من المركبات التي تحتوي على مجموعة إيثر - ذرة أكسجين واحدة مرتبطة بذرتي كربون منفصلتين، كل منهما جزء من مجموعة أورجانيل (على سبيل المثال، ألكيل أو أريل ). لديهم الصيغة العامة R−O−R′ ، حيث تمثل R وR′ مجموعات الأورجانيل. يمكن تصنيف الإيثرات مرة أخرى إلى نوعين: إذا كانت مجموعات الأورجانيل هي نفسها على جانبي ذرة الأكسجين، فإنها تكون إيثرًا بسيطًا أو متماثلًا، بينما إذا كانت مختلفة، تسمى الإيثرات إيثرات مختلطة أو غير متماثلة. [1] مثال نموذجي للمجموعة الأولى هو ثنائي إيثيل الإيثر المذيب والمخدر ، ويشار إليه عادةً ببساطة باسم "الأثير" ( CH 3 −CH 2 −O−CH 2 −CH 3 ). تعتبر الأثيرات شائعة في الكيمياء العضوية وأكثر انتشارًا في الكيمياء الحيوية ، حيث أنها روابط شائعة في الكربوهيدرات والليجنين . [2]

البنية والترابط

تتميز الأثيرات بروابط C−O−C منحنية . في ثنائي ميثيل الأثير ، تكون زاوية الرابطة 111 درجة والمسافة بين C–O هي 141  بيكومتر . [3] الحاجز أمام الدوران حول روابط C–O منخفض. تكون رابطة الأكسجين في الأثيرات والكحوليات والماء متشابهة. في لغة نظرية الرابطة التكافؤية ، يكون التهجين عند الأكسجين sp3 .

الأكسجين أكثر كهرسلبية من الكربون، وبالتالي فإن ذرات الهيدروجين ألفا في الإيثرات أكثر حمضية من ذرات الهيدروجين في الهيدروكربونات البسيطة. ومع ذلك، فهي أقل حمضية بكثير من ذرات الهيدروجين ألفا في مجموعات الكربونيل (مثل تلك الموجودة في الكيتونات أو الألدهيدات ).

يمكن أن تكون الإيثرات متماثلة من نوع ROR أو غير متماثلة من نوع ROR'. ومن الأمثلة على النوع الأول ثنائي ميثيل الإيثر ، وثنائي إيثيل الإيثر ، وثنائي بروبيل الإيثر ، إلخ. ومن أمثلة الإيثرات غير المتماثلة الأنيسول (ميثوكسي بنزين) وثنائي ميثوكسي إيثان .

إيثرات الفينيل والأسيتيلين

تعتبر إيثرات الفينيل والأسيتيلين أقل شيوعًا بكثير من إيثرات الألكيل أو الأريل. تعد إيثرات الفينيل، والتي تسمى غالبًا إيثرات الإينول ، وسيطات مهمة في التخليق العضوي . تعتبر إيثرات الأسيتيلين نادرة بشكل خاص. يعد ثنائي تيرت-بوتوكسي أسيتيلين المثال الأكثر شيوعًا لهذه الفئة النادرة من المركبات.

التسمية

في نظام تسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ، تُسمى الإيثرات باستخدام الصيغة العامة "ألكوكسي ألكان" ، على سبيل المثال، CH 3 –CH 2 –O–CH 3 هو ميثوكسي إيثان . إذا كان الإيثر جزءًا من جزيء أكثر تعقيدًا، فيُوصف بأنه بديل ألكوكسي، لذا فإن -OCH 3 يُعتبر مجموعة " ميثوكسي -" . يُكتب الجذر الألكي الأبسط في المقدمة، لذا فإن CH 3 –O –CH 2 CH 3 يُعطى على هيئة إيثان ميثوكسي (CH 3 O) (CH 2 CH 3 ).

اسم تافه

غالبًا ما لا يتم اتباع قواعد الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية للأثيرات البسيطة. الأسماء البسيطة للأثيرات البسيطة (أي تلك التي لا تحتوي على مجموعات وظيفية أخرى أو تحتوي على مجموعات وظيفية قليلة) هي عبارة عن مركب من المستبدلين متبوعين بكلمة "إيثر". على سبيل المثال، إيثيل ميثيل إيثر (CH3OC2H5 ) ، ثنائي فينيل إيثر (C6H5OC6H5 ) . أما بالنسبة للمركبات العضوية الأخرى، فقد اكتسبت الإيثرات الشائعة جدًا أسماء قبل صياغة قواعد التسمية رسميًا. يُطلق على ثنائي إيثيل الإيثر ببساطة اسم إيثر، ولكن كان يُطلق عليه ذات يوم زيت الزاج الحلو . يُطلق على ميثيل فينيل إيثر اسم أنيسول ، لأنه تم العثور عليه في الأصل في اليانسون . تشمل الإيثرات العطرية الفورانات . الأسيتالات (إيثرات ألفا ألكوكسي R–CH(–OR)–O–R) هي فئة أخرى من الإيثرات ذات الخصائص المميزة.

بولي إيثر

البولي إيثرات هي عمومًا بوليمرات تحتوي على روابط إيثرية في سلسلتها الرئيسية. يشير مصطلح بوليول عمومًا إلى بوليولات البولي إيثر التي تحتوي على مجموعة نهائية وظيفية واحدة أو أكثر مثل مجموعة هيدروكسيل . يُستخدم مصطلح "أكسيد" أو مصطلحات أخرى للبوليمرات ذات الكتلة المولية العالية عندما لا تؤثر المجموعات النهائية على خصائص البوليمر.

إن الإيثرات التاجية عبارة عن بولي إيثرات حلقية. بعض السموم التي تنتجها الدياتومات مثل البريفيتوكسين والسيجواتوكسين كبيرة للغاية وتُعرف باسم البولي إيثرات الحلقية أو البولي إيثرات السلمية .

بولي إيثرات أليفاتية
أسماء البوليمرات ذات الكتلة المولية المنخفضة إلى المتوسطة أسماء البوليمرات ذات الكتلة المولية العالية تحضير وحدة التكرار أمثلة على الأسماء التجارية
البارافورمالدهيد بولي أوكسي ميثيلين (POM) أو بولي أسيتال أو بولي فورمالدهيد البلمرة التدريجية للفورمالديهايد -CH2O-​​ ديلرين من دوبونت
بولي ايثيلين جليكول (PEG) أكسيد البولي إيثيلين (PEO) أو بولي أوكسي إيثيلين (POE) بلمرة فتح الحلقة لأكسيد الإيثيلين -CH 2 CH 2 O- شمع كاربواكس من شركة داو
بولي بروبيلين جليكول (PPG) أكسيد البولي بروبيلين (PPOX) أو بولي أوكسي بروبيلين (POP) بلمرة فتح الحلقة الأنيونية لأكسيد البروبيلين -CH 2 CH(CH 3 )O– أركول من كوفسترو
بولي تتراميثلين جليكول (PTMG) أو بولي تتراميثلين إيثر جليكول (PTMEG) بوليتتراهيدروفوران (PTHF) بلمرة فتح الحلقة المحفزة بالحامض للرباعي هيدروفوران −CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O− تيراثان من شركة Invista وPolyTHF من شركة BASF

بوليمرات فينيل الإيثر هي فئة من البولي إيثرات العطرية التي تحتوي على دورات عطرية في سلسلتها الرئيسية: بولي فينيل الإيثر (PPE) وبولي ( أكسيد ب -فينيلين) (PPO).

لا تعتبر العديد من فئات المركبات ذات الروابط C–O–C إيثرات: الإسترات (R–C(=O)–O–R′)، والهيمي أسيتال (R–CH(–OH)–O–R′)، وأنهيدريدات الأحماض الكربوكسيلية (RC(=O)–O–C(=O)R′).

هناك مركبات تحتوي، بدلاً من C في الرابطة C−O−C ، على عناصر كيميائية أثقل من المجموعة 14 (على سبيل المثال، Si و Ge و Sn و Pb ). تعتبر مثل هذه المركبات إيثرات أيضًا. ومن أمثلة هذه الإيثرات إيثرات سيليل إينول R3 Si −O−CR=CR 2 (تحتوي على الرابطة Si−O−C )، وديسيلوكسان H3 Si −O−SiH 3 (الاسم الآخر لهذا المركب هو إيثر ديسيليل، يحتوي على الرابطة Si−O−Si ) والستانوكسانات R3 Sn−O−SnR 3 (تحتوي على الرابطة Sn−O−Sn ).

الخصائص الفيزيائية

تتمتع الإيثرات بنقاط غليان مماثلة لتلك الخاصة بالألكانات المماثلة . الإيثرات البسيطة عديمة اللون عمومًا.

بيانات مختارة عن بعض الأثيرات الألكيلية
الأثير بناء م (درجة مئوية) درجة مئوية (ب ب) الذوبان في 1 لتر من الماء عزم ثنائي القطب ( د )
ثنائي ميثيل الأثير CH 3 –O–CH 3 -138.5 -23.0 70 جرام 1.30
ثنائي إيثيل الأثير الفصل 3 الفصل 2 –O–الفصل 2 الفصل 3 -116.3 34.4 69 جرام 1.14
رباعي هيدروفوران O( CH2 ) 4 -108.4 66.0 قابلة للامتزاج 1.74
الديوكسان O ( C2H4 ) 2O​​ 11.8 101.3 قابلة للامتزاج 0.45

ردود الفعل

بنية بيروكسيد ثنائي إيثيل الإيثر البوليمري

إن روابط CO التي تتكون منها الإيثرات البسيطة قوية. وهي غير تفاعلية تجاه أي شيء باستثناء أقوى القواعد. وعلى الرغم من أن تفاعلها الكيميائي منخفض بشكل عام ، إلا أنها أكثر تفاعلية من الألكانات .

تعتبر الإيثرات المتخصصة مثل الإيبوكسيدات والكيتالات والأسيتالات فئات غير ممثلة للإيثرات ويتم مناقشتها في مقالات منفصلة. يتم سرد التفاعلات المهمة أدناه. [ 4 ]

انقسام

على الرغم من أن الإيثرات تقاوم التحلل المائي، إلا أنها تنشطر بواسطة حمض الهيدروبروميك وحمض الهيدرويوديك . ينشطر كلوريد الهيدروجين الإيثرات ببطء فقط. توفر إيثرات الميثيل عادةً هاليدات الميثيل :

ROCH 3 + HBr → CH 3 Br + ROH

تتم هذه التفاعلات عبر وسيطات الأونيوم ، أي [RO(H)CH 3 ] + Br − .

تخضع بعض الإيثرات لانقسام سريع باستخدام ثلاثي بروميد البورون (حتى كلوريد الألومنيوم يستخدم في بعض الحالات) لإعطاء بروميد الألكيل. [5] اعتمادًا على البدائل، يمكن انقسام بعض الإيثرات باستخدام مجموعة متنوعة من الكواشف، على سبيل المثال القاعدة القوية.

وعلى الرغم من هذه الصعوبات فإن عمليات تصنيع عجينة الورق الكيميائية تعتمد على انقسام الروابط الأثيرية في اللجنين .

تكوين بيروكسيد

عند تخزينها في وجود الهواء أو الأكسجين، تميل الإيثرات إلى تكوين بيروكسيدات متفجرة ، مثل هيدرو بيروكسيد ثنائي إيثيل الإيثر . يتم تسريع التفاعل بالضوء وحفازات المعادن والألدهيدات . بالإضافة إلى تجنب ظروف التخزين التي من المحتمل أن تشكل بيروكسيدات، فمن المستحسن، عند استخدام الإيثر كمذيب، عدم تقطيره حتى يجف، حيث أن أي بيروكسيدات قد تكون تشكلت، كونها أقل تطايرًا من الإيثر الأصلي، سوف تتركز في القطرات القليلة الأخيرة من السائل. يمكن الكشف عن وجود بيروكسيد في عينات الإيثر القديمة عن طريق رجها بمحلول طازج من كبريتات الحديدوز متبوعًا بإضافة KSCN. يشير ظهور اللون الأحمر الدموي إلى وجود بيروكسيدات. إن الخصائص الخطيرة لبيروكسيدات الأثير هي السبب في تجنب ثنائي إيثيل الأثير وغيره من بيروكسيدات الأثير المكونة للإيثر مثل رباعي هيدروفوران (THF) أو إيثيلين جليكول ثنائي ميثيل الأثير (1،2-ثنائي ميثوكسي إيثان) في العمليات الصناعية.

قواعد لويس

بنية VCl3( thf )3. [6]
  الفاناديوم ، V
  الكلور​
  الكربون ، ج
  الهيدروجين ، H
  النيتروجين ، ن

تعمل الإيثرات كقواعد لويس . على سبيل المثال، يشكل ثنائي إيثيل الإيثر معقدًا مع ثلاثي فلوريد البورون ، أي ثنائي إيثيل إيثر البوران ( BF3 ·O( CH2CH3 ) 2 ). كما تنسق الإيثرات مع مركز المغنيسيوم في كواشف غرينيارد . رباعي هيدرو الفوران أكثر قاعدية من الإيثرات غير الحلقية . ويتشكل مع العديد من المعقدات .

الهالوجين ألفا

تتشابه هذه التفاعلية مع ميل الإيثرات التي تحتوي على ذرات الهيدروجين ألفا إلى تكوين بيروكسيدات. ويؤدي التفاعل مع الكلور إلى إنتاج كلورو إيثر ألفا.

توليف

تجفيف الكحولات

يؤدي تجفيف الكحولات إلى إنتاج الإيثرات : [7]

2 R–OH → R–O–R + H 2 O عند درجة حرارة عالية

تتطلب تفاعلات الاستبدال النووي المباشر درجات حرارة مرتفعة (حوالي 125 درجة مئوية). يتم تحفيز التفاعل بواسطة الأحماض، وعادةً حمض الكبريتيك. هذه الطريقة فعالة لتوليد الإيثرات المتماثلة، ولكن ليس الإيثرات غير المتماثلة، حيث يمكن بروتون أي من هيدروكسيد الصوديوم، مما يعطي مزيجًا من المنتجات. يتم إنتاج ثنائي إيثيل الإيثر من الإيثانول بهذه الطريقة. يتم توليد الإيثرات الحلقية بسهولة بهذه الطريقة. تتنافس تفاعلات الإزالة مع إزالة الماء من الكحول:

R–CH 2 –CH 2 (OH) → R–CH=CH 2 + H 2 O

تتطلب عملية التجفيف غالبًا ظروفًا غير متوافقة مع الجزيئات الحساسة. وهناك عدة طرق أكثر اعتدالًا لإنتاج الأثيرات.

الإضافة المحبة للإلكترونات للكحوليات إلى الألكينات

تضاف الكحولات إلى الألكينات النشطة المحبة للإلكترونات . الطريقة اقتصادية من حيث الذرة:

R 2 C=CR 2 + R–OH → R 2 CH–C(–O–R)–R 2

يتطلب هذا التفاعل تحفيزًا حمضيًا . يتم الحصول على الإيثرات المهمة تجاريًا المحضرة بهذه الطريقة من الأيزوبيوتين أو الأيزوأميلين ، والتي تتبروتون لإعطاء كاتيونات كربونية مستقرة نسبيًا . باستخدام الإيثانول والميثانول مع هذين الألكينين، يتم إنتاج أربعة إيثرات من الدرجة الوقودية: ميثيل تيرت بوتيل إيثر (MTBE)، وميثيل تيرت أميل إيثر (TAME)، وإيثيل تيرت بوتيل إيثر (ETBE)، وإيثيل تيرت أميل إيثر (TAEE). [4]

يتم استخدام المحفزات الحمضية الصلبة عادة لتعزيز هذا التفاعل.

الإيبوكسيدات

يتم تحضير الإيبوكسيدات عادة عن طريق أكسدة الألكينات. وأهم الإيبوكسيدات على المستوى الصناعي هو أكسيد الإيثيلين، والذي يتم إنتاجه عن طريق أكسدة الإيثيلين بالأكسجين. ويتم إنتاج الإيبوكسيدات الأخرى عن طريق إحدى الطريقتين:

يتم إنتاج العديد من الإيثرات والإيثوكسيلات والإيثرات التاجية من الإيبوكسيدات.

تركيبات الأثير ويليامسون وأولمان

الإزاحة النووية للهاليدات الألكيلية بواسطة الألكوكسيدات

R–ONa + R′–X → R–O–R′ + Na X

تتضمن هذه التفاعلات، التي تُعرف باسم تخليق إيثر ويليامسون ، معالجة الكحول الأصلي بقاعدة قوية لتكوين ألكوكسيد، ثم إضافة مركب أليفاتي مناسب يحمل مجموعة مغادرة مناسبة (R–X). وعلى الرغم من شيوع هذه الطريقة في الكتب المدرسية، إلا أنها غير عملية عادةً على نطاق واسع لأنها تولد قدرًا كبيرًا من النفايات.

تشمل مجموعات المغادرة المناسبة (X) اليوديد أو البروميد أو السلفونات . لا تعمل هذه الطريقة عادةً بشكل جيد مع هاليدات الأريل (على سبيل المثال بروموبنزين ، انظر تكاثف أولمان أدناه). وبالمثل، لا تعطي هذه الطريقة أفضل العائدات إلا للهاليدات الأولية. تكون الهاليدات الثانوية والثالثية عرضة للخضوع لإزالة E2 عند التعرض لأنيون الألكوكسيد الأساسي المستخدم في التفاعل بسبب العائق الفراغي من المجموعات الألكيلية الكبيرة.

في تفاعل ذي صلة، تخضع هاليدات الألكيل لإزاحة نووية بواسطة فينوكسيدات . لا يمكن استخدام R-X للتفاعل مع الكحول. ومع ذلك، يمكن استخدام الفينولات لاستبدال الكحول مع الحفاظ على هاليد الألكيل. نظرًا لأن الفينولات حمضية، فإنها تتفاعل بسهولة مع قاعدة قوية مثل هيدروكسيد الصوديوم لتكوين أيونات فينوكسيد. سيحل أيون فينوكسيد بعد ذلك محل المجموعة -X في هاليد الألكيل، مكونًا إيثرًا بمجموعة أريل مرتبطة به في تفاعل بآلية S N 2 .

C 6 H 5 OH + OH − → C 6 H 5 –O − + H 2 O
C 6 H 5 –O − + R–X → C 6 H 5 أو

تتشابه عملية تكاثف أولمان مع طريقة ويليامسون باستثناء أن الركيزة عبارة عن هاليد أريل. تتطلب مثل هذه التفاعلات عمومًا محفزًا، مثل النحاس. [8]

الأثيرات الهامة

التركيب الكيميائي لأكسيد الإيثيلين أكسيد الإيثيلين إيثر دوري، وهو أيضًا أبسط إيبوكسيد .
التركيب الكيميائي لثنائي ميثيل الأثير ثنائي ميثيل الأثير غاز عديم اللون يستخدم كوقود للرش بالهباء الجوي . وهو بديل متجدد محتمل للوقود لمحركات الديزل مع تصنيف سيتان يصل إلى 56-57.
التركيب الكيميائي لثنائي إيثيل الأثير ثنائي إيثيل الأثير سائل عديم اللون ذو رائحة حلوة. مذيب شائع منخفض الغليان (درجة غليان 34.6 درجة مئوية) ومخدر مبكر . يستخدم كسائل بدء تشغيل لمحركات الديزل. يستخدم أيضًا كمبرد وفي تصنيع البارود الخالي من الدخان ، إلى جانب استخدامه في صناعة العطور .
التركيب الكيميائي للديميثوكسي إيثان ثنائي ميثوكسي إيثان (DME) مذيب قابل للامتزاج بالماء يوجد غالبًا في بطاريات الليثيوم (درجة حرارة 85 درجة مئوية):
التركيب الكيميائي للديوكسان الديوكسان إيثير دوري ومذيب عالي الغليان (درجة حرارة القاعدة 101.1 درجة مئوية).
التركيب الكيميائي لـ THF رباعي هيدروفوران (THF) الأثير الدائري، أحد أكثر الأثيرات البسيطة قطبية والذي يستخدم كمذيب.
التركيب الكيميائي للأنيسول أنيسول (ميثوكسي بنزين) أريل إيثر ومكون رئيسي للزيت العطري لبذور اليانسون .
التركيب الكيميائي لـ 18-تاج-6 إيثرات التاج البولي إيثرات الدائرية التي تستخدم كمحفزات لنقل الطور .
التركيب الكيميائي للبولي ايثيلين جلايكول بولي ايثيلين جليكول (PEG) بولي إيثر خطي، يستخدم على سبيل المثال في مستحضرات التجميل والأدوية .
بولي بروبيلين جليكول بولي إيثر خطي، يستخدم على سبيل المثال في البولي يوريثين .
عامل تنشيط الصفائح الدموية دهن إيثيري ، مثال على إيثير على sn-1، وإستر على sn-2، وإيثير غير عضوي على sn-3 من هيكل الجلسرين.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2006–) "الإيثرات". 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). "تجمع ثنائي كلورو السيلان-ثنائي ميثيل الأثير: نموذج جديد في تكوين إضافة الهالوسيلان". Dalton Trans. (16): 2578– 2581. doi :10.1039/b405684a. PMID  15303175.
  4. ^ ab Wilhelm Heitmann، Günther Strehlke، Dieter Mayer “Ethers، Aliphatic” في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية Wiley-VCH، Weinheim، 2002. دوى :10.1002/14356007.a10_023
  5. ^ JFW McOmie و DE West (1973). "3,3'-Dihydroxylbiphenyl". التركيبات العضوية؛ المجلدات المجمعة ، المجلد 5، ص 412.
  6. ^ FACotton؛ SADuraj؛ GLPowell؛ WJRoth (1986). "دراسات بنيوية مقارنة لمذيبات رباعي هيدروفوران كلوريد المعادن الانتقالية المبكرة من الصف الأول". Inorg. Chim. Acta . 113 : 81. doi :10.1016/S0020-1693(00)86863-2.
  7. ^ Clayden; Greeves; Warren (2001). الكيمياء العضوية . مطبعة جامعة أكسفورد. ص. 129. ISBN 978-0-19-850346-0.
  8. ^ Frlan, Rok; Kikelj, Danijel (29 يونيو 2006). "التقدم الأخير في تخليق ثنائي أريل الأثير". Synthesis . 2006 (14): 2271– 2285. doi :10.1055/s-2006-942440.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الأثير&oldid=1263448961"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate