Zusammenfassung

Synthesetechnik – „Ether“
14. Februar 2007
Ether – Alkoxyalkane
Versuch
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Man erhitzt ein Gemisch aus 1mL Ethanol denat. und 0,5mL Schwefelsäure (konz.) in einem
Reagenzglas in siedend heißem Wasser für 2-3 Minuten.
Der Geruch des Gemisches ist nach dem Erhitzen leicht narkotisch und intensiv. Der
Wassernachweis verläuft positiv. Es wurde Wasser gebildet.
Ein neuer Stoff ist entstanden: Der bekannte Diethylether (IUPAC: Ethoxyethan).
Diese Synthese hat aber einen Haken: Man kann nur „gleichartige“ Ether synthetisieren durch
diese Syntheseweise. D.h. nur Ether aus gleichen Alkoholen. Nähme man nun zwei gemischte
Alkohole, würden drei Produkte entstehen. Der gemischte Ether und die beiden gleichartigen Ether
der beteiligten Alkohole. Daher ist in der Praxis, besonders außerhalb des Labors, ein anderer
Syntheseweg neben der relativ wenig genutzen Alkoholyse verbreiteter:
Die Williamson’sche Ethersynthese
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Sie wurde im 19. Jahrhundert entwickelt und die Synthese von aliphatischen Ethern im
industriellen Maßstab wird größtenteils nach ihrem Mechanismus durchgeführt.
O Na
Alkoholat
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30
35
C (positiviert)
+
Br
+
Halogenalkan
O
Ether
NaBr
Salz
Bei dieser Reaktion greift das nucleophile Teilchen, das O-Atom, das elektrophile C-Atom des
Bromalkans an und bindet sich. Das Halogen wird abgespalten und bildet mit dem Alkoholatkation
das anorganische Salz.
Als Reaktionsmedium wird entweder der Alkohol des Alkoholats genommen (sofern er billig ist)
oder meistens DMSO. Die Ausbeuten steigen vom Alkohol zum DMSO von 60% auf 95%(!) der
Theorie.
Man nennt dies die INTERMOLEKULARE WILLIAMSON’SCHE Ethersynthese.
Im Gegensatz dazu steht die INTRAMOLEKULARE Synthese.
Man vereint das Nucleophil und das Elektrophil in einem Molekül, so dass es „mit sich selber
reagieren“ kann. Dies wird in stark verdünnter Lösung durchgeführt, damit keine intermolekularen
Reaktionen eintreten können. Man führt die
Reaktion in alkalischer Lösung durch.
Dargestellt
ist
die
Bildung
von
Oxacyclopentan
aus
4-Brombutan-1-ol.
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Ebenso ist der nucleophile Angriff des
Hydroxidions dargestellt. Diese Reaktion ist aber viel langsamer. Daher kann kein Butandiol
gebildet werden.
Das Bemerkenswerte an dieser intramolekularen Reaktion ist die Tatsache, dass die Bildung eines
Cyclopropan(!)-Rings am schnellsten verläuft, kurz darauf folgt die Bildung eines Fünferringes.
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14. Februar 2007
Vierer-, Sechser- und größere Ringe verlaufen langsamer. Dies hat komplizierte Enthalpie- und
Entropiegründe.
Nomenklatur der Ether
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Im normalen Sprachgebrauch wird unter Ether meist nur der spezielle Diethylether (Ethoxyethan)
verstanden. Daneben ist noch der Dimethyl- und Ethylmethylether geläufig.
Die läufigen Trivialnamen basieren dabei auf dem formalen Ersatz des Wasserstoffatoms durch
die Alkylgruppen. Nach IUPAC sind Ether allerdings Alkane mit den sog. „Alkoxy“-Gruppen.
Die Formel der einfachen, aliphatischen Ether ist ähnlich der der Alkohole: Cn H2n+2 O
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Beispiele:
O
Methoxyethan bzw. Ethylmethylether
CH3
O
2-Ethoxy-2-Methyl-propan bzw. 2-Ethyl-2-Methypropylether (MTBE)
CH3
Bei zyklischen Ethern ist die Benennung wie beim homologen Cyclopropan. Für ein durch ein OAtom ersetztes C-Atom wird die Silbe Oxa- verwendet.
O
Oxacyclopropan bzw. Ethylenoxid
Beispiele und Anwendung
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Ether zeichnen sich vor allem durch ihre im Gegensatz zum homologen Alkanol niedrigen
Siedepunkte aus, welche durch die fehlenden Wasserstoffbrückenbindungen zu erklären sind. Die
kleineren Vertreter sind noch mit Wasser mischbar. Beim Wachsen der organischen Arme nimmt
die Löslichkeit rasch ab. Diethylether ist nur noch zu 10% in Wasser löslich. Chemisch zeichnen
sie sich durch ihre Inertheit aus und werden daher gerne als Lösemittel bei Synthesen benutzt.
Dies gilt aber vor allem bei aliphatischen Ethern. Bei den zyklischen Vertretern sind nämlich
gravierende Unterschiede zu beobachten:
Vor allem die kleinen, aufgrund der Molekülsymmetrie stark unter „Spannung Stehenden“
ringförmigen Ether, sind sehr reaktionsfreudig. Ebenso sind ihre Siedepunkte leicht höher und sie
sind deutlich besser in Wasser löslich, da das O-Atom im Ring besser
Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden kann.
Beim Umgang mit Ethern ist vor allem mit länger an der Luft stehenden Ethern äußerste Vorsicht
zu beachten! Peroxidbildung!
Bekannte Vertreter:
Bezeichnung
IUPAC
Dimethylether
Diethylether
Methoxymethan
Ethoxyethan
Tetrahydrofuran
1,4-Dioxan
MTBE
Oxacyclopentan
1,4-Dioxacyclohexan
2-Methoxy-2Methylpropan
Ethylenoxid
Oxacyclopropan
Verwendung
z.B. als Kühlmittel oder Treibgas. Völlig ungiftig.
Früher: Narkotikum
Heute: Lösemittel, Droge, Extraktionsmittel
Lösemittel, reaktionsträge + wassermischbar
Lösemittel, reaktionsträge + wassermischbar
Gute Löslichkeit in Wasser, Klopfschutzmittel,
Starterhilfespray, ersetzt in immer mehr Bereichen
Diethylether (keine Peroxidbildung)
Äußerst reaktionsfreudiger Reaktand, zur Synthese
von Ethylenglykol und Polyestern, zur Desinfizierung
und Sterilisation von Lebensmitteln
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Dirk Loose