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En química orgánica , los éteres son una clase de compuestos que contienen un grupo éter , un átomo de oxígeno unido a dos grupos organilo (p. ej., alquilo o arilo ). Tienen la fórmula general R−O−R′ , donde R y R′ representan los grupos organilo. Los éteres pueden clasificarse nuevamente en dos variedades: si los grupos organilo son iguales en ambos lados del átomo de oxígeno, entonces se trata de un éter simple o simétrico, mientras que si son diferentes, los éteres se denominan éteres mixtos o asimétricos. [1] Un ejemplo típico del primer grupo es el solvente y anestésico éter dietílico , comúnmente denominado simplemente "éter" ( CH 3 −CH 2 −O−CH 2 −CH 3 ). Los éteres son comunes en la química orgánica y aún más frecuentes en la bioquímica , ya que son enlaces comunes en los carbohidratos y la lignina . [2]
Los éteres presentan enlaces C-O-C doblados . En el dimetiléter , el ángulo de enlace es de 111° y las distancias C-O son de 141 pm . [3] La barrera a la rotación alrededor de los enlaces C-O es baja. El enlace del oxígeno en éteres, alcoholes y agua es similar. En el lenguaje de la teoría del enlace de valencia , la hibridación en el oxígeno es sp 3 .
El oxígeno es más electronegativo que el carbono, por lo que los hidrógenos alfa de los éteres son más ácidos que los de los hidrocarburos simples. Sin embargo , son mucho menos ácidos que los hidrógenos alfa de los grupos carbonilo (como en las cetonas o los aldehídos ).
Los éteres pueden ser simétricos del tipo ROR o asimétricos del tipo ROR'. Ejemplos de los primeros son éter dimetílico , éter dietílico , éter dipropílico , etc. Los éteres asimétricos ilustrativos son el anisol (metoxibenceno) y el dimetoxietano .
Los éteres vinílicos y acetilénicos son mucho menos comunes que los éteres alquílicos o arílicos. Los viniléteres, a menudo llamados enol éteres , son intermediarios importantes en la síntesis orgánica . Los éteres acetilénicos son especialmente raros. El di-terc-butoxiacetileno es el ejemplo más común de esta rara clase de compuestos.
En el sistema de nomenclatura de la IUPAC , los éteres se denominan utilizando la fórmula general "alcoxialcano" , por ejemplo CH 3 –CH 2 –O–CH 3 es metoxietano . Si el éter es parte de una molécula más compleja, se describe como un sustituyente alcoxi, por lo que –OCH 3 se consideraría un grupo " metoxi -" . El radical alquilo más simple está escrito al frente, por lo que CH 3 –O–CH 2 CH 3 se daría como metoxi (CH 3 O) etano (CH 2 CH 3 ).
Las reglas de la IUPAC a menudo no se siguen para los éteres simples. Los nombres triviales de los éteres simples (es decir, aquellos que tienen pocos o ningún otro grupo funcional) son una combinación de dos sustituyentes seguidos de "éter". Por ejemplo, etilmetiléter (CH 3 OC 2 H 5 ), difeniléter (C 6 H 5 OC 6 H 5 ). En cuanto a otros compuestos orgánicos, los éteres muy comunes adquirieron nombres antes de que se formalizaran las reglas de nomenclatura. El éter dietílico se llama simplemente éter, pero alguna vez se le llamó aceite dulce de vitriolo . El metil fenil éter es anisol , porque originalmente se encontraba en el anís . Los éteres aromáticos incluyen furanos . Los acetales (α-alcoxiéteres R –CH(–OR)–O–R) son otra clase de éteres con propiedades características.
Los poliéteres son generalmente polímeros que contienen enlaces éter en su cadena principal. El término poliol generalmente se refiere a poliéter polioles con uno o más grupos terminales funcionales tales como un grupo hidroxilo . El término "óxido" u otros términos se utilizan para polímeros de alta masa molar cuando los grupos terminales ya no afectan las propiedades del polímero.
Los éteres corona son poliéteres cíclicos. Algunas toxinas producidas por dinoflagelados , como la brevetoxina y la ciguatoxina, son extremadamente grandes y se conocen como poliéteres cíclicos o en escalera .
Los polímeros de feniléter son una clase de poliéteres aromáticos que contienen ciclos aromáticos en su cadena principal: polifeniléter (PPE) y poli( p -óxido de fenileno) (PPO).
Muchas clases de compuestos con enlaces C – O – C no se consideran éteres: ésteres (R – C (= O) – O – R′), hemiacetales (R – CH (–OH) –O – R′), ácido carboxílico anhídridos (RC(=O)–O–C(=O)R′).
Hay compuestos que, en lugar de C en el enlace C-O-C , contienen elementos químicos más pesados del grupo 14 (p. ej., Si , Ge , Sn , Pb ). Estos compuestos también se consideran éteres. Ejemplos de tales éteres son éteres de sililo enol R 3 Si-O-CR=CR 2 (que contienen el enlace Si-O-C ), disiloxano H 3 Si-O-SiH 3 (el otro nombre de este compuesto es éter disilílico, que contiene el enlace Si-O-Si ) y estannoxanos R 3 Sn-O-SnR 3 (que contienen el enlace Sn-O-Sn ).
Los éteres tienen puntos de ebullición similares a los de los alcanos análogos . Los éteres simples son generalmente incoloros.
Los enlaces de CO que forman los éteres simples son fuertes. No reaccionan hacia todas las bases excepto hacia las más fuertes. Aunque generalmente tienen una reactividad química baja , son más reactivos que los alcanos .
Los éteres especializados como epóxidos , cetales y acetales son clases de éteres no representativas y se analizan en artículos separados. Las reacciones importantes se enumeran a continuación. [4]
Aunque los éteres resisten la hidrólisis, se escinden con el ácido bromhídrico y el ácido yodhídrico . El cloruro de hidrógeno escinde los éteres sólo lentamente. Los éteres metílicos suelen producir haluros de metilo :
Estas reacciones se desarrollan a través de intermediarios onio , es decir, [RO(H)CH 3 ] + Br − .
Algunos éteres se escinden rápidamente con tribromuro de boro ( en algunos casos incluso se utiliza cloruro de aluminio ) para dar el bromuro de alquilo. [5] Dependiendo de los sustituyentes, algunos éteres se pueden escindir con una variedad de reactivos, por ejemplo, una base fuerte.
A pesar de estas dificultades, los procesos químicos de fabricación de pasta de papel se basan en la rotura de los enlaces éter de la lignina .
Cuando se almacenan en presencia de aire u oxígeno, los éteres tienden a formar peróxidos explosivos , como el hidroperóxido de éter dietílico . La reacción se acelera mediante catalizadores ligeros, metálicos y aldehídos . Además de evitar condiciones de almacenamiento que puedan formar peróxidos, se recomienda, cuando se utiliza un éter como disolvente, no destilarlo hasta sequedad, ya que los peróxidos que se hayan podido formar, al ser menos volátiles que el éter original, se concentrarán. en las últimas gotas de líquido. La presencia de peróxido en muestras antiguas de éteres se puede detectar agitándolas con una solución recién preparada de sulfato ferroso y luego añadiendo KSCN. La aparición de un color rojo sangre indica la presencia de peróxidos. Las propiedades peligrosas de los peróxidos de éter son la razón por la que el éter dietílico y otros éteres que forman peróxidos como el tetrahidrofurano (THF) o el éter dimetílico de etilenglicol (1,2-dimetoxietano) se evitan en los procesos industriales.
Los éteres sirven como bases de Lewis . Por ejemplo, el éter dietílico forma un complejo con trifluoruro de boro , es decir, eterato dietílico de borano ( BF 3 ·O(CH 2 CH 3 ) 2 ). Los éteres también se coordinan con el centro de Mg en los reactivos de Grignard . El tetrahidrofurano es más básico que los éteres acíclicos . Forma con muchos complejos .
Esta reactividad es similar a la tendencia de los éteres con átomos de hidrógeno alfa a formar peróxidos. La reacción con el cloro produce alfa-cloroéteres.
La deshidratación de alcoholes produce éteres: [7]
Esta reacción de sustitución nucleofílica directa requiere temperaturas elevadas (alrededor de 125 °C). La reacción está catalizada por ácidos, normalmente ácido sulfúrico. El método es eficaz para generar éteres simétricos, pero no asimétricos, ya que cualquiera de los OH puede protonarse, lo que daría una mezcla de productos. Mediante este método se produce éter dietílico a partir de etanol. Este enfoque genera fácilmente éteres cíclicos. Las reacciones de eliminación compiten con la deshidratación del alcohol:
La ruta de deshidratación a menudo requiere condiciones incompatibles con moléculas delicadas. Existen varios métodos más suaves para producir éteres.
Los alcoholes se añaden a los alquenos activados electrofílicamente . El método es atómicamente económico:
Para esta reacción se requiere catálisis ácida . Los éteres comercialmente importantes preparados de esta manera se derivan del isobuteno o isoamileno , que se protonan para formar carbocationes relativamente estables . Utilizando etanol y metanol con estos dos alquenos, se producen cuatro éteres de calidad combustible: metil terc-butil éter (MTBE), metil terc-amil éter (TAME), etil terc-butil éter (ETBE) y etil terc-amil éter. (TAEE). [4]
Normalmente se utilizan catalizadores ácidos sólidos para promover esta reacción.
Los epóxidos normalmente se preparan mediante oxidación de alquenos. El epóxido más importante a escala industrial es el óxido de etileno, que se produce por oxidación del etileno con oxígeno. Otros epóxidos se producen mediante una de dos rutas:
Muchos éteres, etoxilatos y éteres corona , se producen a partir de epóxidos.
Desplazamiento nucleofílico de haluros de alquilo por alcóxidos.
Esta reacción, la síntesis del éter de Williamson , implica el tratamiento de un alcohol original con una base fuerte para formar el alcóxido, seguido de la adición de un compuesto alifático apropiado que lleva un grupo saliente adecuado (R-X). Aunque es popular en los libros de texto, el método suele ser poco práctico a escala porque cogenera una cantidad importante de residuos.
Los grupos salientes (X) adecuados incluyen yoduro , bromuro o sulfonatos . Este método normalmente no funciona bien con haluros de arilo (por ejemplo, bromobenceno , consulte la condensación de Ullmann a continuación). Asimismo, este método sólo ofrece los mejores rendimientos para los haluros primarios. Los haluros secundarios y terciarios son propensos a sufrir eliminación de E2 al exponerse al anión alcóxido básico utilizado en la reacción debido al impedimento estérico de los grandes grupos alquilo.
En una reacción relacionada, los haluros de alquilo sufren un desplazamiento nucleofílico por los fenóxidos . El R–X no se puede utilizar para reaccionar con el alcohol. Sin embargo, se pueden usar fenoles para reemplazar el alcohol manteniendo el haluro de alquilo. Dado que los fenoles son ácidos, reaccionan fácilmente con una base fuerte como el hidróxido de sodio para formar iones fenóxido. Luego, el ion fenóxido sustituirá el grupo –X en el haluro de alquilo, formando un éter con un grupo arilo unido a él en una reacción con un mecanismo S N 2 .
La condensación de Ullmann es similar al método de Williamson excepto que el sustrato es un haluro de arilo. Estas reacciones generalmente requieren un catalizador, como el cobre. [8]