Éter (química)

En química orgánica un éter es el nombre que reciben los compuestos compuestos orgánicos que poseen un átomo de oxígeno (O) conectado a dos moléculas de alquilos (R y R').

A esta unión entre el oxígeno y las dos cadenas carbonadas se le denomina grupo funcional éter, y es representada por la fórmula R—O—R'.

R—O—R'

Los éteres suelen ser químicamente estables, no reaccionan con facilidad (con excepción de los oxiranos o epóxidos), y es difícil que se rompa el enlace carbono-oxígeno que une a los alquilos con el oxígeno. El enlace entre el átomo de oxígeno y los dos carbonos se forma a partir de los correspondientes orbitales híbridos sp3. En el átomo de oxígeno quedan dos pares de electrones no enlazantes.

El alquimista Raymundus Lullis lo aisló y subsecuentemente descubrió en 1275. Fue sintetizado por primera vez por Valerius Cordus en 1540. Fue utilizado por primera vez como anestésico por Crawford Williamson Long el 30 de marzo de 1842. Y los éteres suelen ser utilizados como disolventes orgánicos.

Grupo Funcional del Éter

El grupo funcional de los éteres es R—O—R' que es la unión de un grupo alcoxi (—O—), junto a dos cadenas carbonadas (alcanos, alquenos, alquinos, etc.) en cada extremo (R y R'). De aquí que tienen la fórmula general R—O—R′, donde R y R′ representan los grupos alquilos (o arilo).

R—O—R'
R— (alquilo) —O— (alcoxi) —R' (alquilo)

Los éteres se pueden clasificar nuevamente en dos variedades: si los grupos alquilo son iguales en ambos lados del átomo de oxígeno, entonces es un éter simple o simétrico, mientras que si son diferentes, los éteres se denominan éteres mixtos o asimétricos. Un ejemplo típico del primer grupo es el disolvente y anestésico éter dietílico, comúnmente denominado simplemente "éter" (CH₃–CH₂–O–CH₂–CH₃). Los éteres son comunes en química orgánica e incluso más frecuentes en bioquímica, ya que son enlaces comunes de carbohidratos y lignina.

• Éteres asimétricos
• Éteres simétricos

Nomenclatura de los éteres

En el sistema de nomenclatura de la IUPAC, los éteres se denominan utilizando la fórmula general "alcoxialcano", por ejemplo, CH₃–CH₂–O–CH₃ es metoxietano. Si el éter es parte de una molécula más compleja, se describe como un sustituyente alcoxi, por lo que –OCH₃ se consideraría un grupo "metoxi-". El radical alquilo más simple se escribe al frente, por lo que CH₃–O–CH₂CH₃ se daría como metoxi (CH₃O) etano (CH₂–CH₃).

Nombre trivial

Las reglas de la IUPAC a menudo no se siguen para éteres simples. Los nombres triviales de los éteres simples (es decir, los que tienen pocos o ningún otro grupo funcional) son una combinación de los dos sustituyentes seguidos de "éter". Por ejemplo, etil metil éter (CH₃–O–C₂H₅), difeniléter (C₆H₅–O–C₆H₅). 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 una 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-alcoxi éteres R–CH(–OR)–O–R) son otra clase de éteres con propiedades características.

Case de los Poliéteres

Los poliéteres son generalmente polímeros que contienen enlaces éter en su cadena principal. El término poliol generalmente se refiere a polioles de poliéter con uno o más grupos terminales funcionales, como un grupo hidroxilo. El término "óxido" u otros términos se usan para polímeros de masa molar alta cuando los grupos terminales ya no afectan las propiedades del polímero.

Los éteres corona son poliéteres cíclicos. Algunas toxinas producidas por los dinoflagelados, como la brevetoxina y la ciguatoxina, son extremadamente grandes y se conocen como poliéteres cíclicos o de escalera.

Los polímeros de éter fenílico son una clase de poliéteres aromáticos que contienen ciclos aromáticos en su cadena principal: éter polifenílico (PPE) y poli(óxido de p - fenileno) (PPO).

Compuestos relacionados

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′).

Propiedades físicas

Los éteres tienen puntos de ebullición similares a los de los alcanos análogos. Los éteres simples son generalmente incoloros.

Datos seleccionados sobre algunos éteres de alquilo
Éter	Estructura	pf (°C)	pb (°C)	Solubilidad en 1 litro de H 2 O	Momento dipolar (D)
Dimetil éter	CH 3 –O–CH 3	−138,5	−23,0	70 gramos	1.30
Éter dietílico	CH 3 CH 2 –O–CH 2 CH 3	−116,3	34.4	69 gramos	1.14
tetrahidrofurano	O(CH 2) 4	−108,4	66,0	miscibles	1.74
dioxano	O (C2H4) 2O _ _	11.8	101.3	miscibles	0,45

Estructura y unión

Los éteres presentan enlaces C–O–C doblados. En el éter dimetílico, el ángulo de enlace es de 111° y las distancias C-O son de 141 pm. La barrera a la rotación sobre 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.

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 el éter dietílico, el éter dimetílico, el éter dipropílico, etc. Los éteres asimétricos ilustrativos son el anisol (metoxibenceno) y el dimetoxietano.

Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o un alcohol y un halogenuro.

Éteres vinílicos y acetilénicos

Los éteres vinílicos y acetilénicos son mucho menos comunes que los éteres alquílicos o arílicos. Los éteres de vinilo, a menudo llamados éteres de enol, 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.

Reacciones

Los enlaces CO que componen los éteres simples son fuertes. No son reactivos con todas las bases excepto con las más fuertes. Aunque generalmente de baja reactividad química, son más reactivos que los alcanos.

Los éteres especializados, como los epóxidos, los cetales y los acetales, son clases no representativas de éteres y se analizan en artículos separados. Las reacciones importantes se enumeran a continuación.

Escisión

Aunque los éteres resisten la hidrólisis, son escindidos por el ácido bromhídrico y el ácido yodhídrico. El cloruro de hidrógeno escinde los éteres muy lentamente. Los éteres metílicos suelen producir haluros de metilo:ROCH ₃ + HBr → CH ₃ Br + ROH

Estas reacciones proceden a través de intermediarios de onio, es decir, [RO(H)CH ₃ ] Br.

Algunos éteres experimentan una escisión rápida con tribromuro de boro (incluso en algunos casos se usa cloruro de aluminio) para dar el bromuro de alquilo. Dependiendo de los sustituyentes, algunos éteres se pueden escindir con una variedad de reactivos, por ejemplo, una base fuerte.

Formación de peróxido

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 con luz, catalizadores metálicos y aldehídos. Además de evitar condiciones de almacenamiento susceptibles de formar peróxidos, se recomienda, cuando se utilice un éter como disolvente, no destilarlo a 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 puede detectarse agitándolas con una solución recién preparada de sulfato ferroso seguida de la adición de KSCN. La aparición de color rojo sangre indica la presencia de peróxidos.

Bases de Lewis

Los éteres sirven como bases de Lewis. Por ejemplo, el éter dietílico forma un complejo con el trifluoruro de boro, es decir, el eterato dietílico (BF ₃ ·OEt 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 complejos con muchos haluros metálicos.

Halogenación alfa

Esta reactividad es similar a la tendencia de los éteres con átomos de hidrógeno alfa a formar peróxidos. La reacción con cloro produce alfa-cloroéteres.

Síntesis de éteres

Los éteres se pueden preparar por numerosas rutas. En general, los éteres de alquilo se forman más fácilmente que los éteres de arilo, y las últimas especies requieren a menudo catalizadores metálicos.

La síntesis de éter dietílico por reacción entre etanol y ácido sulfúrico se conoce desde el siglo XIII.

Deshidratación de alcoholes.

La deshidratación de alcoholes produce éteres:2 R–OH → R–O–R + H ₂ O a alta temperatura

Esta reacción de sustitución nucleófila directa requiere temperaturas elevadas (alrededor de 125 °C). La reacción es catalizada por ácidos, generalmente ácido sulfúrico. El método es efectivo para generar éteres simétricos, pero no asimétricos, ya que cualquiera de los OH puede protonarse, lo que daría una mezcla de productos. El éter dietílico se produce a partir de etanol por este método. Los éteres cíclicos se generan fácilmente mediante este enfoque. Las reacciones de eliminación compiten con la deshidratación del alcohol:R–CH ₂ –CH ₂ (OH) → R–CH=CH ₂ + H ₂ O

La ruta de deshidratación a menudo requiere condiciones incompatibles con moléculas delicadas. Existen varios métodos más suaves para producir éteres.

Síntesis de éter de Williamson

Desplazamiento nucleófilo de haluros de alquilo por alcóxidosR–ONa + R′–X → R–O–R′ + NaX

Esta reacción se denomina 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). Los grupos salientes (X) adecuados incluyen yoduro, bromuro o sulfonatos. Este método generalmente no funciona bien para los haluros de arilo (p. ej., bromobenceno, consulte la condensación de Ullmann a continuación). Asimismo, este método solo da los mejores rendimientos para haluros primarios. Los haluros secundarios y terciarios tienden a sufrir una eliminación 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 desplazamiento nucleofílico por fenóxidos. El R–X no se puede utilizar para reaccionar con el alcohol. Sin embargo, se pueden usar fenoles para reemplazar el alcohol mientras se mantiene el haluro de alquilo. Dado que los fenoles son ácidos, reaccionan fácilmente con una base fuerte como el hidróxido de sodio para formar iones de fenóxido. El ion fenóxido luego sustituirá al 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.}C ₆ H ₅ OH + OH → C ₆ H ₅ –O + H ₂ OC ₆ H ₅ –O + R–X → C ₆ H ₅ O

Condensación de Ullmann

La condensación de Ullmann es similar al método de Williamson excepto que el sustrato es un haluro de arilo. Tales reacciones generalmente requieren un catalizador, como el cobre.

Adición electrofílica de alcoholes a alquenos.

Los alcoholes se suman a los alquenos activados electrofílicamente.R ₂ C=CR ₂ + R–OH → R ₂ CH–C(–O–R)–R ₂

Se requiere catálisis ácida para esta reacción. A menudo, el trifluoroacetato de mercurio (Hg(OCOCF ₃) ₂) se utiliza como catalizador para la reacción que genera un éter con la regioquímica de Markovnikov. Usando reacciones similares, los éteres de tetrahidropiranilo se usan como grupos protectores para alcoholes.

Preparación de epóxidos

Los epóxidos se preparan típicamente por oxidación de alquenos. El epóxido más importante en términos de escala industrial es el óxido de etileno, que se produce por oxidación del etileno con oxígeno. Otros epóxidos se producen por una de dos rutas:

• Por oxidación de alquenos con un peroxiácido como m -CPBA.
• Por la sustitución nucleofílica intramolecular de una halohidrina.

Tipos de Éteres importantes

	Óxido de etileno	Un éter cíclico. También el epóxido más simple.
	Dimetil éter	Un gas incoloro que se utiliza como propulsor de aerosoles. Un posible combustible alternativo renovable para motores diésel con un índice de cetano de hasta 56–57.
	Éter dietílico	Líquido incoloro de olor dulce. Un solvente común de bajo punto de ebullición (pe 34,6 °C) y un anestésico temprano. Utilizado como fluido de arranque para motores diesel. También se utiliza como refrigerante y en la fabricación de pólvora sin humo, junto con su uso en perfumería.
	Dimetoxietano (DME)	Un solvente miscible en agua que se encuentra a menudo en las baterías de litio (pb 85 °C):
	dioxano	Un éter cíclico y solvente de alto punto de ebullición (pe 101,1 °C).
	Tetrahidrofurano (THF)	Un éter cíclico, uno de los éteres simples más polares que se usa como solvente.
	Anisol (metoxibenceno)	Un éter arílico y un constituyente principal del aceite esencial de semilla de anís.
	Éteres corona	Poliéteres cíclicos que se utilizan como catalizadores de transferencia de fase.
	Polietilenglicol (PEG)	Un poliéter lineal, por ejemplo, utilizado en cosméticos y productos farmacéuticos.
	Polipropilenglicol	Un poliéter lineal, por ejemplo, utilizado en poliuretanos.
	factor activador de plaquetas	Un lípido de éter, un ejemplo con un éter en sn-1, un éster en sn-2 y un éter inorgánico en sn-3 del andamio de glicerilo.