冠醚

冠醚，是分子中含有多個-氧-亞甲基-結構單元的大環多醚。常見的冠醚有15-冠-5、18-冠-6，冠醚的空穴結構對離子有選擇作用，在有機反應中可作催化劑。冠醚有一定的毒性，必須避免吸入其蒸氣或與皮膚接觸。

基本介紹

• 中文名：冠醚
• 外文名：crown ether
• 命名法：x-冠-y
• 冠醚名字由來：立體結構像王冠

簡述

歷史

20世紀60年代，美國杜邦公司的C.J.Pedersen在研究烯烴聚合催化劑時首次發現。之後美國化學家C.J.Cram和法國化學家J.M.Lehn從各個角度對冠醚進行了研究，J.M.Lehn首次合成了穴醚。為此，1987年C.J.Pedersen、C.J.Cram和J.M.Lehn共同獲得了諾貝爾化學獎。—OCH₂CH₂—

四氟硼酸重氮鹽經冠醚催化，發生偶聯反應

命名方法

冠醚有其獨特的命名方式，命名時把環上所含原子的總數標註在“冠”字之前，把其中所含氧原子數標註在名稱之後，如15-冠（醚）-5、18-冠（醚）-6、二環已烷並-18-冠（醚）-6。

物理性質

以18—冠—6醚為例，18—冠—6醚為白色晶體，熔點36-40°C,沸點116℃（26.6Pa），可溶於水，有毒，因此必須避免吸入其蒸氣或與皮膚接觸。他對眼睛具有一定的刺激性如果接觸眼睛，立即使用大量清水沖洗並送醫診治。

化學性質

1、與鹼金屬離子絡合

由於冠醚是一種大分子環狀化合物，其內部有很大的空間，因此它能與正電離子特別是鹼金屬離子發生絡合反應，把無機物帶入有機物中，它可以作為相轉移催化劑也是基於這個原理。

2、醚的性質

既然冠醚為一種醚，含有醚基，那么他就因該具有醚的性質。它和氧化劑、還原劑、活潑金屬、鹼、稀酸等不起反應，但與強酸性物質可以發生某些化學反應。

3、氫鍵與客體分子生成配合物

另外冠醚作為主體分子，它可以通過氫鍵與客體分子形成配合物，這種作用多發生在冠醚與銨離子之間。

相關資料

用途

冠醚最大的特點就是能與正離子，尤其是與鹼金屬離子絡合，並且隨環的大小不同而與不同的金屬離子絡合。

例如，12-冠-4與鋰離子絡合而不與鈉、鉀離子絡合；18-冠-6不僅與鉀離子絡合，還可與重氮鹽絡合，但不與鋰或鈉離子絡合。(此處附註：其實18-冠-6是可以與鈉離子絡合的，只是其作用力不如鉀離子那么強。也不如15-冠-5與鈉離子作用力強。)

二苯並-18-冠醚-6

冠醚的這種性質在合成上極為有用，使許多在傳統條件下難以反應甚至不發生的反應能順利地進行。冠醚與試劑中正離子絡合，使該正離子可溶在有機溶劑中，而與它相對應的負離子也隨同進入有機溶劑內，冠醚不與負離子絡合，使游離或裸露的負離子反應活性很高，能迅速反應。在此過程中，冠醚把試劑帶入有機溶劑中，稱為相轉移劑或相轉移催化劑，這樣發生的反應稱為相轉移催化反應。這類反應速率快、條件簡單、操作方便、產率高。

例如，安息香在水溶液中的縮合反應產率極低，如果在該水溶液中加入7%的冠醚,則可得到產率為78%的安息香；若上一反應在苯（或乙腈）中進行。如果加入18－冠－6，產率可高達95%。冠醚通常採用威廉森合成法製取，即用醇鹽與鹵代烷反應：

製取方法

冠醚通常採用威廉遜合成法製取，即用醇鹽（常為二甘醇或三甘醇）與鹵代烷反應生成。 以18—冠（醚）—6為例其反應為二氯三亞乙基二醚與三甘醇羥發生反應形成冠醚。實質為：二氯三亞乙基二醚脫掉氯原子三甘醇羥基脫去氫原子形成大環化合物。反應如圖所示：

威廉遜合成法