醚

醚（mí）（英語：Ether），是一種有机化合物，其特徵為具有醚官能团。醚官能团是由一个氧原子连接两个烷基或芳基所形成，醚的通式为：R–O–R。它还可看作是醇或酚羟基上的氢被烃基所取代的化合物。 乙醚是一種常見的醚类，它常用于有机溶剂与医用麻醉剂。由于其在化学中的常用性（乙醚是最常用的醚类溶剂），我们还有时将乙醚直接简称为“醚”。結構最簡單的醚类是二甲醚 。醚类化合物的应用常见于有机化学和生物化学，它们还可作为糖类和木质素的连接片段。 醚的结构通式为：R-O-R(R')、Ar-O-R或Ar-O-Ar(Ar')（R＝烃基，Ar＝芳烃基）。醚的键角约为110°，C-O键长为140pm，C-O键的旋转能垒的能量很小，而水、醇与醚分子中氧的键合能力也与此相似。根据价键理论，氧原子的杂化状态是sp3。 氧原子的电负度比碳更强，因此与氧连接的α氢原子酸性强于碳连接的α氢原子，然而其酸性比不上羰基α氢原子。 醚可以根据醚键是否成环分为直链醚和环醚两大类。 分子中含有多个乙烯氧基（-CH2CH2O-）结构单元的大环醚称为冠醚。冠醚是一种大环多醚，因分子形状类似王冠而得名。 在直链醚中，氧原子所連結的兩個烴基相同者被稱為单醚，不同者被稱為混醚，若含芳基者則被稱為芳香醚。 醚的普通命名法是于烃基后加上“醚”字，习惯上对称醚的“二”字可省略。醚的两个不同基团排列顺序通常是：先小基团后大则为：苯基或芳烃基在前。英文命名则按字母顺序。 遇到复杂的直链氧时，使用烃氧基（如烷氧基、烯氧基、苯氧基等）官能团命名。例如，“1,2-二(1-丙烯氧基)乙烷”（1,2-di(1-propenoxy)ethane）、“1,2-双(烯丙氧基)乙烷”（1,2-Bis(allyloxy)ethane）等等。 环醚则使用氧杂环命名法命名，但氧杂环丙烷通常用环氧基作用到烷烃的方式命名。遇到对称的冠醚时，还可命名为 x-冠-y，x代表环总原子数，y代表环中氧原子数。 醚分子不能互相形成氢键，因此它们具有和醇类相比较低的沸点。醚具有微弱的极性，这是由于醚官能团中碳氧碳的键角约110度，而碳氧之间的极性差异没有抵消（不同于二硫化碳之类的线型分子）。醚类极性不如醇、酯与酰胺类化合物，但是强于烯烃的极性。醚氧原子的孤电子对使它有可能与水分子形成氢键。 环状醚类比如四氢呋喃和1,4-二噁烷能与水混溶，这是因为这类醚分子的氧原子比起烷基醚（链状醚）来说更暴露于分子之外，所以极性比起后者更大。 醚类总体来说化学活性都较低，但强于烷烃（环氧化物、酮、缩醛参见各自条目）。 与醚相关的重要反应讲解如下： 虽然醚不能轻易的发生水解反应，但于酸性条件下（如：氢溴酸或氢碘酸），可断裂为醇。盐酸条件下，断裂醚的速度非常慢。如：甲醚制备溴化甲烷： ROCH3 + HBr → CH3Br + ROH 该类反应都是通过鎓中间体进行，如：[RO(H)CH3]+Br-. 有些醚类能于三溴化硼条件中迅速分解，有时还可用更强的路易斯酸如：三氯化铝反应，制备溴代烷烃。这些都取决于取代基的不同，还有些醚类可在特定的试剂中发生裂解，如非常强的碱。 临近氧原子，含有CH基团的一级醚或二级醚易形成有机过氧化物，如：乙醚过氧化物。该反应需要氧气（或者空气）参与，且在光、金属和醛的催化下加速反应。得到的过氧化物在高温或高浓度下具爆炸性，因此操作二异丙基醚、四氢呋喃等醚类溶剂大多都不可蒸干，而厂商在分装醚类试剂也会放入一些稳定剂，防止大量产生过氧化物。 醚类可作为路易斯碱及布仑斯惕碱。强酸与醚发生反应，可提供给醚氧原子一个质子，从而形成：“鎓离子”，如：乙醚可以与三氟化硼形成络合物(BF3.OEt2) 。醚还可与二价镁络合成格氏试剂。多聚醚都可与碱金属离子牢固的结合。 该反应类似于醚的α氢原子发生过氧化的反应，如：单质氯制备α-氯化醚的反应。 醚在实验室条件下可通过许多方法合成，以下枚舉數種。 醇可通过脱水反应制备醚： 2 R-OH → R-O-R +H2O（高温下） 该反应过程需要高温（通常在125°C）。该反应还需要酸的催化（通常为硫酸）。上述方法对于制备对称醚来说有效，但对于不对称醚却无能为力，如：乙醚易于通过此法制备，环醚也同样可用此方法制备（分子内脱水）。另外此方法还会引入一定的副产物，如分子内脱水产物： R-CH2-CH2(OH) → R-CH=CH2 + H2O 另外此法只能合成一些简单的醚，对于复杂的分子醚类分子不太试用。对于复杂分子则需要更温和的条件来合成。 卤化烃和醇盐发生亲核取代反应： R-ONa + R'-X → R-O-R' + NaX 该反应称作：威廉姆逊合成。该反应通过用强碱处理醇，形成醇盐，而后与带有合适离去基团的烃类分子反应。这里的离去基团包括：碘、溴等卤素，或磺酸酯。该方法对于芳香卤代烃一般不适用（如：溴苯，参见Ullmann缩合）。该方法还只局限于一级卤代烃才可得到较好的收率，对于二级卤代烃与三级卤代烃则由于太易生成E2消除产物而不适用。 在相似的反应中，烷基卤代烃还可与酚负离子发生亲核取代反应。R-X虽不能与醇反应，但酚却能够进行该反应（酚酸性远高于醇），它可通过一个强碱，如：氢化钠先形成酚负离子再进行反应。酚可取代卤代烃中的X离去基团，形成酚醚的结构，该过程为SN2机理。 C6H5OH + OH- → C6H5-O- + H2O C6H5-O- + R-X → C6H5OR Ullmann二芳醚合成的反应很类似于威廉姆逊反应，不同之处在于底物是芳香卤代烃。该反应需要催化剂才能进行，如：铜。 醇可与活化后的烯烃进行亲电加成： R2C=CR2+ R-OH → R2CH-C(-O-R)-R2 该反应需要酸催化，三氟醋酸汞(Hg(OCOCF3)2)常可作为这种反应的催化剂，反应生成具有弗拉基米尔·瓦西里耶维奇·马尔科夫尼科夫（Markovnikov）立体化学的醚类。使用相似的反应条件，四氢吡喃醚（THP）可作为一种醇的保护基。 环氧化合物通常由烯烃氧化制备。在工业生产中，最重要的环氧化合物是：环氧乙烷，它通过乙烯和氧气制备。其他的过氧化合物还可通过以下方法制备： 通过过氧酸和烯烃来制备，如：间氯过氧苯甲酸（mCPBA）。 通过卤化醇分子内的亲核取代反应来制备。 國際純化學和應用化學聯合會，化學術語概略，第二版。（金皮書）(1997)。在線校正版: (2006–) "ethers"。doi:10.1351/goldbook.E02221 （[//web.archive.org/web/20230311001802/https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/2-_Phenoxy_prop-2-enoxy_methyl_oxirane 页面存档备份，存于互联网档案馆） 2-[苯氧基(丙-2-烯氧基)甲基]氧杂环丙烷 - PubChem] Heitmann, Wilhelm; Strehlke, Günther; Mayer, Dieter. Ethers, Aliphatic. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (编). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2000-06-15: a10_023. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a10_023 （英语）.  J. F. W. McOmie and D. E. West (1973). "3,3'-Dihydroxylbiphenyl". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 412.  ILPI page about ethers. An Account of the Extraordinary Medicinal Fluid, called Aether （页面存档备份，存于互联网档案馆）, by M. Turner, circa 1788, from Project Gutenberg