miniatura|Grupo funcional éter|295x295pxEn química orgánica y bioquímica se denominan éteres a aquellas sustancias orgánicas que contienen un grupo funcional del tipo R-O-R', donde R y R' son grupos alquilo o arilo, iguales o distintos, estando el átomo de oxígeno unido a ambos radicales. Dependiendo del radical, los éteres pueden ser alifáticos (R y R' son radicales alquílicos), aromáticos (ambos radicales son arílicos) o mixtos. Si ambos radicales son iguales, se denominan éteres simétricos; en caso contrario, asimétricos.
En nombre de éteres proviene del éter dietílico, el primer éter preparado en el laboratorio, en el , al mezclar alcohol etílico con ácido sulfúrico concentrado a alta temperatura. Debido a su alta volatilidad, recibió el nombre de éter (hierve a 35 °C), como el quinto elemento de la Grecia clásica.
Los éteres son comunes en química orgánica y aún más frecuentes en bioquímica, ya que son enlaces comunes en carbohidratos y lignina.
Nomenclatura Existen varias maneras de nombrar a los éteres, todas ellas aceptadas, aunque siguen diferentes sistemáticas: En la nomenclatura sistemática recomendada por la IUPAC (recomendaciones de 1993, todavía vigentes) se nombra primero una de las cadenas hidrocarbonadas (generalmente la más sencilla), cambiando la terminación del hidrocarburo por el sufijo -oxi seguido del nombre del otro hidrocarburo, e indicando, si fuera necesario, la posición del oxígeno. Así por ejemplo, CH3-O-C6H5 sería metoxibenceno (anisol); CH3-CH2-O-CH2-CH3, etoxietano.
En la nomenclatura tradicional o clásica (también aceptada por la IUPAC y válida para éteres simples) se nombran primero los radicales hidrocarbonados seguidos de la palabra éter. Así, por ejemplo, el metoxibenceno también se puede nombrar como metilfenil éter y el etoxietano, como dietiléter.miniatura|terc-butil metil éter o 2-metil-2-metoxipropano|213x213px
Para mayores detalles, se puede consultar el artículo de Wikipedia Nomenclatura de Éteres y epóxidos.
Nombres triviales En algunos casos y casi siempre por razones históricas o de uso frecuente, se utilizan nombres triviales para denominar algunos éteres. Son, por ejemplo, los casos del anisol (metoxibenceno) el éter etílico, el éter sulfúrico (dietiléter) o el carbitol ( 2-(2-etoxi-etoxi)etanol o éter monoetílico del dietilenglicol), entre otros. Los éteres cíclicos reciben nombres especiales, como el oxirano u óxido de etileno; oxetano (óxido de trimetileno); oxolano (terhidrofurano); oxano (tetrahidropirano) y el 1,4dioxano. Los acetales (éteres α-alcoxi R-CH(-OR)-O-R) son otra clase de éteres con propiedades características.
Síntesis Los éteres alifáticos simétricos pueden obtenerse por deshidratación de los alcoholes mediante la acción del ácido sulfúrico. Este suele ser el procedimiento industrial de obtención, como se ha indicado para el éter etílico, por lo que también se le conoce como éter sulfúrico. Para éteres más complejos y asimétricos, el método general es la reacción de un alcóxido o fenóxido alcalino con un halogenuro de alquilo mediante la reacción conocida como síntesis de Williamson. Los éteres se forman por un desplazamiento SN2 de los alcóxidos sobre el halogenuro de alquilo, según la reacción general: RO- + R'-X -> R-O-R' + X- donde R' es un alquilo primario o secundario y X es I, Br o Cl. El alcóxido generalmente se obtiene añadiendo Na, K o NaOH al alcohol correspondiente. También es posible sintetizar éteres mediante alcoximercuriación-desmercuriación. En el proceso de alcoximercuriación-desmercuriación se añade una molécula de un alcohol a un doble enlace de un alqueno. A continuación se muestra, con más detalle los mecanismos de las principales reacciones. Deshidratación de alcoholes La deshidratación de alcoholes produce éteres:507px|center Esta reacción de sustitución nucleofílica directa requiere temperaturas elevadas (alrededor de 125 °C). La reacción está catalizada por ácidos, normalmente ácido sulfúrico. El método es eficaz para generar éteres simétricos, pero no éteres 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 por este método. Las reacciones de eliminación compiten con la deshidratación del alcohol:
R-CH2-CH2OH -> R-CH=CH + H2O
La ruta de deshidratación suele requerir condiciones incompatibles con moléculas delicadas. Existen varios métodos más suaves para producir éteres.
Síntesis del éter de Williamson Desplazamiento nucleofílico de haluro de alquilos por alcóxidos R-O- Na+ + R'-X -> R-O-R' + NaX
Esta reacción se denomina Síntesis del éter de Williamson. Implica el tratamiento de un alcohol de origen con una base fuerte para formar el alcóxido, seguido de la adición de un compuesto alifático apropiado con un grupo saliente adecuado (R-X). Los grupos salientes (X) adecuados incluyen yoduro, bromuro o sulfonato. Este método no suele funcionar bien con halogenuros de arilo (por ejemplo, bromobenceno, véase la condensación de Ullmann más adelante). Asimismo, este método sólo da los mejores rendimientos para haluros primarios. Los haluros secundarios y terciarios son propensos a sufrir eliminación por 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 puede utilizarse para reaccionar con el alcohol. Sin embargo, los fenoles pueden utilizarse para sustituir al alcohol manteniendo el haluro de alquilo. Como los fenoles son ácidos, reaccionan fácilmente con una base fuerte como el hidróxido de sodio para formar iones fenoxido. El ion fenóxido sustituirá entonces al grupo -X en el haluro de alquilo, formando un éter con un grupo arilo unido a él en una reacción con un mecanismo SN2.
C6H5OH + OH- -> C6H5O- + H2O
C6H5O- + R-X -> C6H5-O-R Propiedades generales Históricamente se considera a los éteres como derivados orgánicos del agua en los que cada hidrógeno de la molécula ha sido sustituido por grupos radicales hidrocarbonados (teoría de los tipos). En consecuencia, los éteres tienen una estructura geométrica análoga al agua y a los alcoholes, en la que el oxígeno forma, con los radicales sustituyentes, un ángulo de enlace próximo a los 105°, característico de los enlaces mediante orbitales híbridos sp3. Sin embargo, en los éteres este ángulo suele ser ligeramente mayor que el ángulo H-O-H debido al mayor tamaño de los sustituyentes.
Al no disponer de grupos -OH, no pueden asociarse a través de puentes de hidrógeno, presentando mayor hidrofobicidad, presentando puntos de fusión y ebullición más bajos que sus equivalentes alcoholes o fenoles. Así, el dimetiléter y el etilmetiléter son gases a temperatura ambiente, mientras que sus correspondientes alcoholes (metílico y etílico) son líquidos. La imposibilidad de formación de enlaces de hidrógeno también hace que los éteres presenten una relativa alta hidrofobicidad, lo que les hace poco solubles en agua. A temperatura ambiente, el éter etílico disuelve el 1,5% de agua mientras que si se añade el éter metílico sobre el agua, puede llegar a disolver hasta el 7,5%. A medida que aumenta el peso molecular de los éteres la solubilidad disminuye, por lo que la mayoría de los éteres pueden ser considerados como inmiscibles con el agua; sin embargo, algunos como el dioxano o el tetrahidrofurano, son miscibles con el agua en todas las proporciones. Esta hidrofobicidad hace que los éteres muestren un elevado poder disolvente para la mayoría de las sustancias orgánicas, por lo que son ampliamente utilizados como disolventes orgánicos, tanto a nivel comercial, como en el laboratorio. Cuando se exponen al aire largos periodos de tiempo, tienden a formar peróxidos no volátiles que quedan como resíduos muy explosivos.thumb|Estructura del polímero peróxido de éter dietílicoDesde el punto de vista químico, los éteres suelen ser bastante estables, no reaccionan fácilmente, ya que es difícil que se rompa el enlace carbono-oxígeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o un alcohol y un halogenuro. Una excepción son los oxiranos (o epóxidos), en donde el éter forma parte de un ciclo de tres átomos, muy tensionado, por lo que reacciona fácilmente de distintas formas. Además, no tienden a ser hidrolizados.
Reactividad Como los éteres carecen del hidrógeno de los alcoholes, son mucho menos reactivos. 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 que pueden actuar como bases de Lewis aceptando protones de ácidos fuertes o actuar como ligandos en la formación de complejos. Un ejemplo importante es el de los éteres corona, que no pueden interaccionar selectivamente con cationes de elementos alcalinos o, en menor medida, alcalinotérreos.
Los éteres no son fácilmente oxidables y son mucho menos solubles en agua que los alcoholes. Los enlaces C-O que forman los éteres simples son fuertes. Son poco reactivos frente a todas las bases excepto las más fuertes. Aunque, generalmente de baja reactividad química, son más reactivos que alcanos.
Los éteres especializados tales como epóxidos y acetales son clases no representativas de éteres y se discuten en artículos separados. Las reacciones importantes se enumeran a continuación.Wilhelm Heitmann, Günther Strehlke, Dieter Mayer. «Ethers, Aliphatic» en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH, Weinheim, 2002. Ruptura por HBr y HI Los éteres reaccionan con bromuro de hidrógeno y yoduro de hidrógeno concentrado, ya que estos reactivos son lo suficientemente ácidos para protonar al éter, y el ion bromuro y yoduro son buenos nucleófilos para la sustitución. Un éter protonado puede experimentar sustitución o eliminación, con la liberación de un alcohol. Formación de peróxido Cuando se almacenan en presencia de aire u oxígeno, los éteres tienden a formar explosivo peróxidos, como el hidroperóxido de éter dietílico. La reacción se acelera con la luz, los catalizadores metálicos y los aldehídos. Además de evitar las condiciones de almacenamiento susceptibles de formar peróxidos, se recomienda, cuando se utiliza un éter como disolvente, no destilarlo hasta 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 viejas de éteres puede detectarse agitándolas con una solución recién preparada de sulfato ferroso seguida de la adición de KSCN. La aparición de un color rojo sangre indica la presencia de peróxidos. Las peligrosas propiedades de los peróxidos de éter son la razón por la que el éter dietílico y otros éteres formadores de peróxidos como el tetrahidrofurano (THF) o el éter dimetílico de etilenglicol (1,2-dimetoxietano) se evitan en los procesos industriales. Bases de Lewis thumb|right|206x206px|Estructura de VCl3(thf)3.Los éteres sirven como bases de Lewis. Por ejemplo, el éter dietílico forma un complejo con trifluoruro de boro, es decir, eterato dietílico (BF3-OEt2). 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. Alfa-halogenación 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.
Estructura y enlaces