Најважније из лекције
Структура и подела: Етри садрже етарску групу (\(\text{C-O-C}\)). Могу бити симетрични (\(\text{R-O-R}\)), мешовити (\(\text{R-O-R'}\)) или циклични (нпр. THF, диоксан).
Номенклатура: IUPAC: алкоксиалкани (нпр. метоксиетан); Тривијално: алкил-алкил-етар (нпр. етил-метил-етар).
Синтеза:
Номенклатура: IUPAC: алкоксиалкани (нпр. метоксиетан); Тривијално: алкил-алкил-етар (нпр. етил-метил-етар).
Синтеза:
- Вилијамсонова синтеза: \(\text{R-ONa} + \text{R'-X} \rightarrow \text{R-O-R'} + \text{NaX}\) (универзална за све типове етара).
- Интермолекулска дехидратација алкохола: \(2\,\text{ROH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4, \Delta} \text{R-O-R} + \text{H}_2\text{O}\) (за симетричне етре).
Етри су органска једињења у чијим су молекулима два угљоводонична остатка (алкил или арил) повезана преко атома кисеоника (\(\text{-O-}\), етарска група).
Класификација етара:
- Симетрични етри: садрже две исте групе везане за кисеоник (\(\text{R-O-R}\) или \(\text{Ar-O-Ar}\)).
- Мешовити (несиметрични) етри: садрже различите групе везане за кисеоник (\(\text{R-O-R'}\), \(\text{Ar-O-R}\) или \(\text{Ar-O-Ar'}\)).
- Алифатични, ароматични и циклични етри: за разлику од алкохола, угљеникови атоми везани за кисеоник могу бити \(sp^3\)-, \(sp^2\)- или чак \(sp\)-хибридизовани.
Циклични етри су хетероциклична једињења у којима је атом кисеоника део прстена (нпр. оксиран / етилен-оксид, оксолан / тетрахидрофуран – THF, 1,4-диоксан).
- \(\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-O-CH}_2\text{-CH}_3\) (симетричан, алифатичан етар)
- \(\text{CH}_3\text{-O-CH}_2\text{-CH}_3\) (мешовит, алифатичан етар)
- \(\text{C}_6\text{H}_5\text{-O-CH}_3\) (мешовит, ароматично-алифатичан етар)
- \(\text{C}_6\text{H}_5\text{-O-C}_6\text{H}_5\) (симетричан, ароматичан етар)
Разврстај следеће етре на симетричне и мешовите: диметил-етар, етил-пропил-етар, дифенил-етар.
Симетрични: диметил-етар (\(\text{CH}_3\text{-O-CH}_3\)) и дифенил-етар (\(\text{C}_6\text{H}_5\text{-O-C}_6\text{H}_5\)).
Мешовити: етил-пропил-етар (\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3\)).
Мешовити: етил-пропил-етар (\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3\)).
1. IUPAC номенклатура (супституциона):
- Основни назив је назив најдужег угљоводоничног низа (алкана).
- Краћи угљоводонични остатак заједно са атомом кисеоника чини алкокси-групу (\(\text{RO-}\), нпр. метокси-, етокси-, фенокси-) која се наводи као префикс уз положајни број.
2. Радикал-функционална (тривијална) номенклатура:
Имена алкил- или арил-група везаних за кисеоник наводе се абецедним редом уз наставак -етар.
| Структурна формула | IUPAC назив | Тривијални назив |
|---|---|---|
| \(\text{CH}_3\text{-O-CH}_3\) | метоксиметан | диметил-етар |
| \(\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-O-CH}_3\) | метоксиетан | етил-метил-етар |
| \(\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-O-CH}_2\text{-CH}_3\) | етоксиетан | диетил-етар |
| \(\text{CH}_2\text{=CH-O-CH}_2\text{-CH}_3\) | етоксиетен | етил-винил-етар |
| \(\text{C}_6\text{H}_5\text{-O-CH}_3\) | метоксибензен | метил-фенил-етар (анизол) |
Одреди IUPAC и тривијални назив за једињење: \(\text{CH}_3\text{-O-CH(CH}_3\text{)}_2\).
Најдужи угљенични низ има три угљеникова атома (пропан), а метокси-група је на другом C-атому.
IUPAC назив: 2-метоксипропан
Тривијални назив: изопропил-метил-етар (или метил-изопропил-етар)
IUPAC назив: 2-метоксипропан
Тривијални назив: изопропил-метил-етар (или метил-изопропил-етар)
Реакција алкоксида или феноксида алкалног метала са халогеналканом (најчешће примарним):
\[ \text{R-ONa} + \text{R'-X} \longrightarrow \text{R-O-R'} + \text{NaX} \quad (\text{X} = \text{Cl, Br, I}) \]
Омогућава добијање симетричних, мешовитих, арил-алкил и цикличних етара.
\[ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{ONa} + \text{CH}_3\text{I} \longrightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_3 + \text{NaI} \]
натријум-етоксид + јодметан \(\longrightarrow\) метоксиетан + натријум-јодид
Загревањем вишка алкохола са концентрованом сумпорном киселином (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)):
\[ 2\,\text{R-OH} \xrightarrow[\Delta]{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{R-O-R} + \text{H}_2\text{O} \]
Погодна је искључиво за синтезу симетричних етара.
\[ 2\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow[\Delta]{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
Напиши једначину реакције добијања метил-фенил-етра (метоксибензена) Вилијамсоновом синтезом.
Користи се натријум-феноксид и метил-халогенид (нпр. хлорометан или бромометан):
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{-ONa} + \text{CH}_3\text{-Cl} \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{-O-CH}_3 + \text{NaCl} \]
Молекули етара немају водоников атом директно везан за кисеоник (\(\text{O-H}\) везу), па не могу градити водоничне везе између сопствених молекула.
Температуре кључања: Због одсуства међумолекулских водоничних веза, етри кључају на знатно нижим температурама у односу на одговарајуће изомерне алкохоле, а температуре су им блиске алканима сличне молекулске масе.
Агрегатно стање и испарљивост: Етри мале молекулске масе су гасови (диметил-етар) или лако испарљиве течности са карактеристичним мирисом.
Растворљивост:
- У води се слабо растварају, осим најнижих чланова (диметил-етар и етил-метил-етар) који могу градити водоничне везе са молекулима воде.
- Одлични су растварачи за неполарна и слабо поларна органска једињења.
Упореди температуре кључања етоксиетана (\(M_r = 74\)) и 1-бутанола (\(M_r = 74\)).
1-бутанол има знатно вишу тачку кључања (\(\approx 118^\circ\text{C}\)) у односу на етоксиетан (\(\approx 35^\circ\text{C}\)) јер његови молекули граде међумолекулске водоничне везе, док код етоксиетана делују само слабије дипол-дипол интеракције.
Етри су релативно хемијски инертна једињења. Не реагују са базама, редукционим средствима и већином оксидационих средстава.
Грађење пероксида: Дужим стајањем на ваздуху и светлости, етри спонтано реагују са атмосферским кисеоником градећи органске пероксиде који су веома нестабилни и експлозивни. Због тога захтевају посебан опрез при складиштењу.
Кисело цепање етара помоћу концентрованих халогеноводоничних киселина (\(\text{HBr}, \text{HI}\)):
Настају један молекул алкохола и један молекул халогеналкана (преко прелазног оксонијум-јона):
\[ \text{R-O-R'} + \text{HX} \longrightarrow \text{R-OH} + \text{R'-X} \]
Настали алкохол даље реагује са киселином дајући други молекул халогеналкана:
\[ \text{R-O-R'} + 2\,\text{HX} \longrightarrow \text{R-X} + \text{R'-X} + \text{H}_2\text{O} \]
Реакција етоксиетана са вишком \(\text{HBr}\):
\[ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_3 + 2\,\text{HBr} \longrightarrow 2\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-Br} + \text{H}_2\text{O} \]
Који производи настају када се метоксиетан загрева са вишком концентроване јодоводоничне киселине (\(\text{HI}\))?
Цепањем обе везе долази до настанка јодметана, јодетана и воде:
\[ \text{CH}_3\text{-O-CH}_2\text{CH}_3 + 2\,\text{HI} \longrightarrow \text{CH}_3\text{I} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{I} + \text{H}_2\text{O} \]
Задаци за вежбање
Задатак 1 (Лак): Напиши рационалне структурне формуле за:
а) диетил-етар
б) 2-метоксибутан
а) диетил-етар
б) 2-метоксибутан
а) \(\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-O-CH}_2\text{-CH}_3\)
б) \(\text{CH}_3\text{-CH(OCH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_3\)
б) \(\text{CH}_3\text{-CH(OCH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_3\)
Задатак 2 (Средњи): Предложи полазне супстанце и састави једначину Вилијамсонове синтезе за добијање бензил-фенил-етра (\(\text{C}_6\text{H}_5\text{-CH}_2\text{-O-C}_6\text{H}_5\)).
Као нуклеофил користи се натријум-феноксид, а као халогеналкан бензил-халогенид (нпр. бензил-хлорид или бензил-бромид):
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{-ONa} + \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{-Cl} \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{-O-CH}_2\text{C}_6\text{H}_5 + \text{NaCl} \]
Задатак 3 (Средњи): Објасни зашто се диетил-етар не меша са водом (гради два слоја), али након додатка концентроване хлороводоничне киселине смеша постаје хомогена.
Диетил-етар је слабо поларан и не формира довољно јаке интеракције са водом да би се у њој растворио. Додатком концентроване \(\text{HCl}\), атом кисеоника са својим слободним електронским паровима везује протон градећи оксонијум-со (диетилоксонијум-хлорид, \([\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-}\overset{+}{\text{O}}\text{H-CH}_2\text{CH}_3]\text{Cl}^-\)). Ова јонска супстанца се одлично раствара у води, па се два слоја спајају у један хомогени раствор.
Задатак 4 (Тежак): Ациклично органско једињење A има молекулску формулу \(\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}\). Једињење не реагује са металним натријумом. Загревањем једињења A са вишком концентроване \(\text{HI}\) као једини органски производ настаје једињење B.
Одреди структурне формуле и називе једињења A и B и напиши једначину реакције.
Одреди структурне формуле и називе једињења A и B и напиши једначину реакције.
1. Анализа особина:
Једињење A: \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_3\) (диметил-етар / етоксиетан)
Једињење B: \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{I}\) (јодетан / етил-јодид)
3. Једначина реакције: \[ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_3 + 2\,\text{HI} \longrightarrow 2\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{I} + \text{H}_2\text{O} \]
- Формула \(\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}\) одговара засићеним алкохолима или етрима. Пошто не реагује са \(\text{Na}\), једињење A није алкохол, већ етар.
- Реакцијом са вишком \(\text{HI}\) настаје само један органски производ, што значи да је етар симетричан. Једини симетрични етар са четири C-атома је диетил-етар.
Једињење A: \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_3\) (диметил-етар / етоксиетан)
Једињење B: \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{I}\) (јодетан / етил-јодид)
3. Једначина реакције: \[ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{-O-CH}_2\text{CH}_3 + 2\,\text{HI} \longrightarrow 2\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{I} + \text{H}_2\text{O} \]
