醚是醇或酚的羥基中的氫被烴基取代的產物。通式為R-O-R'，R和R’可以相同，也可以不同。相同者稱為簡單醚或者叫對稱醚;不同者稱為混合醚。如果R、R'分別是一個有機基團兩端的碳原子則稱為環醚，如環氧乙烷等。多數醚在常溫下為無色液體，有香味，沸點低，比水輕，性質穩定。醚類一般具有麻醉作用。如乙醚是臨床常用的吸入麻醉劑。
基本介紹
- 中文名：醚
- 英文名：ether
- 化學式：通式R—O—R′
- 外觀：多數為無色液體
- 學科：化學
- 分類：有機化合物
- 氣味：大多數有香味
結構和化學鍵,古籍解釋,命名,醚的分類,物理性質,化學性質,合成方法,套用,醚類汽油,二甲醚燃料,
結構和化學鍵
醚的結構通式為：R-O-R(R')、Ar-O-R或Ar-O-Ar(Ar')（R=烴基，Ar=芳烴基）。醚的鍵角約為110°，C-O鍵長為140pm，C-O鍵的旋轉能壘的能量很小，而水、醇與醚分子中氧的鍵合能力也與此相似。根據價鍵理論，氧原子的雜化狀態是sp3。
氧原子的電負性比碳更強，因此與氧連線的α氫原子酸性強於碳連線的α氫原子，然而其酸性比不上羰基α氫原子。
古籍解釋
康熙字典
《玉篇》莫夷切，音彌。醉也。
命名
醚的普通命名法是於烴基後加上“醚”字，習慣上對稱醚的“二”字可省略。醚的兩個不同基團排列順序通常是：先小基團後大基團。芳香醚的命名習慣則為：苯基或芳烴基在前。英文命名則按字母順序。冠醚的命名為 x-冠-y，x代表環總原子數，y代表環中氧原子數。
醚的分類
兩個烴基相同的醚成為對稱醚，也叫簡單醚。兩個烴基不相同的醚稱為不對稱醚，也叫混合醚。
CH3—O—CH3 | CH3—O—CH2CH3 |
對稱醚 | 不對稱醚 |
根據兩個烴基的類別，醚還可以分為脂肪醚和芳香醚。
在脂肪醚中，分子中不是由氧原子和碳原子結合成環狀醚結構的醚稱為無環醚。還可細分為飽和醚和不飽和醚。有氧原子和碳原子結合成環狀醚結構的醚稱為環醚。環上含氧的醚稱為內醚或環氧化合物。含有多個氧的大環醚因形如皇冠稱之為冠醚。例如：
環醚是氧原子和碳原子成環
冠醚物理性質
環狀醚類比如四氫呋喃和1,4-二惡烷能與水混溶，這是因為這類醚分子的氧原子比起烷基醚（鏈狀醚）來說更暴露於分子之外，所以極性比起後者更大。
石油醚
石油醚多數醚是易揮發、易燃的液體。與醇不同，醚分子之間不能形成氫鍵，所以沸點比同組分醇的沸點低得多，如乙醇的沸點為78.4℃，甲醚的沸點為-24.9℃；正丁醇的沸點為117.8℃，乙醚的沸點為34.6℃。常用醚的沸點如下表所示。
多數醚不溶於水，但常用的四氫呋喃和1,4-二氧六環卻能和水完全互溶，這是由於二者和水形成氫鍵。乙醚的碳氧原子數雖然和四氫呋喃的相同，但因後者的氧和碳架共同形成環，氧原子突出在外，容易和水形成氫鍵，而乙醚中的氧原子“被包圍”在分子之中，難以和水形成氫鍵，所以乙醚只能稍溶於水。在室溫下，乙醚中可溶有1%～1.5%的水；水中可溶解7.5%的乙醚。由於二者相互溶解很少，而多數有機物易溶於乙醚，故常用乙醚從水中各種提取易溶於乙醚的物質，但醚提取液中會含有少量水，在蒸餾乙醚之前，需要經過乾燥去水，同時，在提取過程中也會損失一部分乙醚。乙醚是實驗室中常用的溶劑，而鹽類化合物在其中不溶，故於鹽類化合物的乙醇溶液中加入乙醚，可從中析出沉澱物——鹽類化合物。乙醚極易揮發、著火，乙醚氣體和空氣形成爆炸性混合氣體，一個電火花即會引起劇烈爆炸。
乙醚是在外科手術中常用的麻醉劑，其作用不是化學性質的，而是溶於神經組織脂肪中引起的生理變化。這種麻醉作用決定於醚在脂肪相和水相中的分配係數。乙烯基醚也是一種麻醉劑，其麻醉性能比乙醚強7倍，而且作用極快，但有迅速達到麻醉程度過深的危險，因而限制了它在這方面的實際套用。
化學性質
1、自動氧化
乙醚及其他的醚如果常與空氣接觸或經光照，可生成不易揮發的過氧化物（peroxide）。
多數自動氧化是通過自由基機理進行的。
過氧化醚是爆炸性極強的高聚物，蒸餾含有該化合物的醚時，過氧化醚殘留在容器中，繼續加熱即會爆炸。為了避免意外，在使用存放時間較長的乙醚或其他醚如四氫呋喃等之前應先進行檢查，如果含有過氧化物，加入等體積的2%碘化鉀醋酸溶液，會游離出碘，使澱粉溶液變紫色或藍色。三價硫酸鐵和50%硫酸配製的硫酸亞鐵溶液，約加入體積的1/5，並劇烈震盪，可破壞過氧化物。也可用氫化鋰鋁等還原過氧化物。為了防止過氧化物的形成，市售無水乙醚中加有0.05μg/g二乙基氨基硫代甲酸鈉做抗氧化劑。即使乙醚中不含過氧化物，由於乙醚高度揮發及其蒸氣易燃，也常有爆炸和著火的危險，使用時一定要注意及要有預防措施。
2、形成釒羊鹽
醚由於氧原子上帶有孤電子對，作為一個鹼和濃硫酸、氯化氫或路易斯酸（如三氟化硼）等可形成二級釒羊鹽。
乙醚能吸收相當量的鹽酸氣，形成釒羊鹽，如果與有機鹼如胺的乙醚溶液放在一起，即可析出胺的鹽酸鹽，這是製備胺鹽的一個方法。
如將醚與三氟化硼形成的二級鹽和氟代烷反應，還可以形成三級釒羊鹽。
這種三級鹽極易分解出烷基正離子，並與親核試劑反應，所以，是一種很有用的烷基化試劑。
3、碳氧鍵斷裂反應
醚與氫碘酸一起加熱，發生的斷碳氧鍵裂，這種斷裂是酸與醚先形成釒羊鹽，然後，隨烷基性質的不同，而發生SNl或SN2反應，一級烷基發生SN2反應，三級烷基容易發生SN1反應，生成碘代烷和醇，在過量的酸存在下，所產生的醇也轉變成碘代烷。
氫溴酸和鹽酸也可以進行上述反應，但因兩者沒有氫碘酸活潑，需用濃酸和較高的反應溫度。
對於混合醚，碳氧鍵斷裂的順序是：三級烷基>二級烷基>一級烷基>芳基。
芳基與氧的孤電子對共軛，具有某些雙鍵性質，因此難於斷裂。Zeisel S（蔡塞爾）的甲氧基（—OCH3）定量測量法，就是以上面的反應為基礎而進行的。天然的複雜有機物分子內，常含有甲氧基。取一定量的含有甲氧基的化合物和過量的氫碘酸同熱，把生成的碘甲烷蒸餾到硝酸銀的酒精溶液里，按照所稱生成的碘化銀的含量，就可計算出原來分子中的甲氧基含量。
環醚與酸反應，使環醚打開，生成，鹵代醇酸過量時，生成二鹵代烷。
不對稱的環醚開環，生成兩種產物的混合物。
4、1,2-環氧化合物的開環反應
5、酸催化的開環反應
開環反應按SN1或帶有SN1特徵的 SN2歷程進行。酸性開環，開環方向：生成穩定碳正離子
乙硼烷與環氧化物開環反應也是酸催化開環，乙硼烷可以看作是甲硼烷的二聚體，硼外層6電子構型，可以與環氧化物中的氧絡合，其作用與質子酸類似，因此硼烷中的負氫轉移到取代基較多的環碳原子上。
6、鹼性開環反應
鹼催化開環主要是試劑活潑，親核能力強，環氧化合物上沒有帶正電荷或負電荷，這是一個SN2反應，C—O鍵的斷裂與親核試劑和環碳原子之間鍵的形成幾乎同時進行，這時試劑選擇進攻取代基較少的環碳原子，因為這個碳的空間位阻較小。
合成方法
醇的脫水
醇可通過脫水反應製備醚：
2 R-OH → R-O-R +H2O（高溫下）
該反應過程需要高溫（通常在125°C）。該反應還需要酸的催化（通常為硫酸）。上述方法對於製備對稱醚來說有效，但對於不對稱醚卻無能為力，如：乙醚易於通過此法製備，環醚也同樣可用此方法製備（分子內脫水）。另外此方法還會引入一定的副產物，如分子內脫水產物：
R-CH2-CH2(OH) → R-CH=CH2 + H2O
另外此法只能合成一些簡單的醚，對於複雜的分子醚類分子不太適用。對於複雜分子則需要更溫和的條件來合成。
威廉姆遜醚合成
鹵代烴和醇鹽發生親核取代反應：R-ONa + R'-X → R-O-R' + NaX
該反應稱作：威廉姆遜合成。該反應通過用強鹼處理醇，形成醇鹽，而後與帶有合適離去基團的烴類分子反應。這裡的離去基團包括：碘、溴等鹵素，或磺酸酯。該方法對於芳香鹵代烴一般不適用（如：溴苯，參見Ullmann縮合）。該方法還只局限於一級鹵代烴才可得到較好的收率，對於二級鹵代烴與三級鹵代烴則由於太易生成E2消除產物而不適用。
在相似的反應中，烷基鹵代烴還可與酚負離子發生親核取代反應。R-X雖不能與醇反應，但酚卻能夠進行該反應（酚酸性遠高於醇），它可通過一個強鹼，如：氫化鈉先形成酚負離子再進行反應。酚可取代鹵代烴中的X離去基團，形成酚醚的結構，該過程為SN2機理。
C6H5OH + OH- → C6H5-O- + H2O
C6H5-O- + R-X → C6H5OR
Ullmann二芳醚合成
Ullmann二芳醚合成的反應很類似於威廉姆遜反應，不同之處在於底物是芳香鹵代烴。該反應需要催化劑才能進行，如：銅。
醇對於烯烴的親電加成反應
醇可與活化後的烯烴進行親電加成：R2C=CR2+ R-OH → R2CH-C(-O-R)-R2
該反應需要酸催化，三氟醋酸汞(Hg(OCOCF3)2)常可作為這種反應的催化劑，反應生成具有弗拉基米爾·瓦西里耶維奇·馬爾科夫尼科夫（Markovnikov）立體化學的醚類。使用相似的反應條件，四氫吡喃醚（THP)可作為一種醇的保護基。
套用
醚類汽油
經過多年研究和試驗，我國科學家將甲醇氧化成醚類物質二甲氧基甲烷，並將這種液態物質摻入汽油，從而混合出一種高效醚類清潔汽油——二甲氧基甲烷汽油。2011 年 11 月，國家知識產權局對二甲氧基甲烷汽油這項專利技術進行了授權公告。
2014 年 1 月，二甲氧基甲烷項目產業化論證得到十餘位包括中國工程院、中國科學院專家及國內教授認可。與標準汽油相比，二甲氧基甲烷汽油減少了約 70 % 一氧化碳和碳氫化合物的排放，減少了汽車尾氣對 PM2.5 的貢獻。
甲氧基甲烷汽油不僅動力性能高，而且價格比傳統汽油每噸要低 700～1 000 元。這類汽油不會對汽車發動機造成損害，甚至還有保護作用。目前，二甲氧基甲烷汽油受到不少加油站的青睞。
二甲醚燃料
二甲醚燃料在柴油機上的套用方式主要有三種
1、引燃法
二甲醚先期被引入柴油機氣缸，用以改善柴油機燃用甲醇時的著火性能。引入方案有多種，典型的有點火室TIC(Torch Ignition Chamber）方案。考慮二甲醚的十六烷值高、自燃性好，因而讓少量二甲醚在進氣行程或壓縮行程的初期作為著火促進劑進入點火室，在壓縮行程後期先行燃燒，可使氣缸內溫度升高，從而對主燃料的著火起促進作用，並且對柴油機的性能和排放也會有一些影響。二甲醚的引入使得柴油機的冷起動性能明顯改善。
2、直接燃燒法。
柴油機直接以液態二甲醚作為燃料直接在缸內燃燒。但目前二甲醚專用噴射泵技術還不成熟，無法解決二甲醚液態粘度低導致的高壓油泵柱塞副和噴油器針閥副的潤滑問題和泄露問題。因此此方法難度較大。
3、二甲醚與柴油混合燃燒法。
此方法將二甲醚與柴油直接混合作為柴油機燃料時，柴油機供油系統需要保持較高的工作壓力，同時，柴油機工作的油泵溫度較高。此方法的關鍵在於對二甲醚與柴油混合燃料摻混比的精確控制。
乙醚現階段主要採用混合燃燒法在柴油機上套用。乙醚極易揮發，極易燃燒並且含氧量高，在與柴油混合後可改善混合燃料的燃燒狀況且可降低排放污染。
