Etery koronowe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Model czaszowy przykładowego koronatu potasu – kompleksu eteru 18-korona-6 z kationem potasu

Etery koronowe, koronymakrocykliczne związki organiczne pochodzenia syntetycznego. Są to cykliczne polietery o regularnej budowie wykazujące właściwości jonoforetyczne. Etety koronowe są zdolne do selektywnego tworzenia trwałych kompleksów (koronatów) z kationami, np. metali alkalicznych. Pierwszy eter koronowy, 18-korona-6, został otrzymany przez Charlsa Pedersena w 1967 roku[1]. Badania nad eterami koronowymi o trójwymiarowymi strukturach (kryptandami, sferandami, karcerandami) prowadzili Donald Cram i Jean-Marie Lehn, którzy w wraz z Pedersenem otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w roku 1987 za "wkład w badania cząsteczek, które dzięki swej strukturze oddziałują w sposób wysoce selektywny z innymi cząsteczkami"[2][3].

Własności[edytuj | edytuj kod]

"Zwijanie się" i kompleksowanie jonów przez etery koronowe

Etery koronowe są szczególnie interesującą klasą związków chemicznych z czterech powodów:

  • posiadają one unikalną cechę rozpuszczalności w niemal wszystkich znanych rozpuszczalnikach, dzięki zjawisku "zwijania się" i "rozwijania",
  • są doskonałymi ligandami dla wielu jonów – łączą się one z jonami stosunkowo słabymi oddziaływaniami jon-dipol, które jednak po zsumowaniu wielu takich oddziaływań dają trwały kompleks,
  • są bardzo selektywnymi ligandami – zmieniając rozmiar i topologię ich układów cyklicznych, można otrzymywać związki, które wiążą ściśle określone jony, np. wyłącznie K+ lub wyłącznie Mg2+, ze ściśle określoną "siłą",
  • w przypadku kryptandów i sferandów, skompleksowany jon staje się "niewidzialny" dla innych cząsteczek, gdyż jest otoczony ze wszystkich stron przez ligand.

Własności te są szeroko wykorzystywane. Stosuje się je do:

  • przyspieszania reakcji chemicznych z udziałem jonów – ich aktywność katalityczna jest często zbliżona do aktywności dużo bardziej złożonych chemicznie enzymów
  • selektywnego "transportu" jonów z fazy wodnej do organicznej w trakcie np. prowadzenia reakcji chemicznych "na granicy" faz (zobacz też: Kataliza przeniesienia międzyfazowego)
  • do "ukrywania" określonych jonów w środowisku reakcji, których obecność powodowałaby nieprawidłowy przebieg tych reakcji (tzw. maskowanie jonów)
  • do oczyszczania wody z toksycznych jonów metali ciężkich
  • do modelowania zjawisk selektywnego transportu jonów przez błony komórkowe.

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Przykładowa synteza eteru koronowego

Etery koronowe otrzymuje się zwykle poprzez typowe reakcje eteryfikacji, wychodząc z odpowiednich chlorków i alkoholi. Ich otrzymywanie wymaga prowadzenia reakcji w dużych rozcieńczeniach, gdyż zbyt duże stężenia wyjściowych substratów prowadzą do otrzymywania zwykłych, liniowych polieterów.

Nazewnictwo eterów koronowych[edytuj | edytuj kod]

Nazewnictwo eterów ściśle cyklicznych
Nazewnictwo eterów mieszanych

Związki te, zależnie od ich budowy dzieli się na:

  • koronandy – w których występuje układ monocykliczny
  • kryptandy – w których występuje układ bicykliczny
  • sferandy – które posiadają układ mono- lub bicykliczny oraz ugrupowania usztywniające całą strukturę.

Etery ściśle cykliczne[edytuj | edytuj kod]

Nazwy tworzy się przez podanie liczebnika określającego wszystkie atomy wchodzące w skład makrocyklicznego pierścienia, następnie oddzielona myślnikami nazwa "korona" (ang. "crown") a następnie liczbę atomów tlenu w pierścieniu makrocyklicznym. Jeśli w cząsteczce eteru koronowego fragmenty etylenowe −CH2CH2− są fragmentami pierścienia benzenowego lub cykloheksanowego podaje się odpowiednio w przed nazwą przedrostek "benzo" lub "cykloheksylo", jeśli jest więcej takich pierścieni dodaje się odpowiedni liczebnik, np. dibenzo-18-korona-6, tricykloheksylo-21-korona-7.

Etery mieszane[edytuj | edytuj kod]

Do eterów koronowych zalicza się też czasami układy otwarte i półcykliczne, gdyż zachowują się one często podobnie do typowych eterów koronowych. Są to:

Nazewnictwo kompleksów z udziałem eterów koronowych[edytuj | edytuj kod]

Nazwa liganda Nazwa kompleksu
koronand koronat
kryptand kryptat
sferand sferat
kawitand kawitat
karcerand karcerat

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. C.J. Pedersen. Cyclic polyethers and their complexes with metal salts. „J. Am. Chem. Soc.”. 89, s. 7017-7036, 1967. doi:10.1021/ja01002a035 (ang.). 
  2. The Nobel Prize in Chemistry 1987 (ang.). Nobelprize.org. [dostęp 2011-01-16].
  3. C.J. Pedersen. The discovery of crown ether (Noble Lecture). „Angew. Chem. Int. Ed. Eng.”. 27, s. 1021-1027, 1988. doi:10.1002/anie.198810211 (ang.). ; bezpłatna wersja PDF z Nobelprize.org

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. G. Schroeder, „Chemia supramolekularna” Skrypt wydany przez Wydział Chemii UAM w Poznaniu (dostęp na stronie Wielkopolskiej Biblioteki Cyfrowej)
  2. THE DISCOVERY OF CROWN ETHERS C.J. Pedersen
  3. G.W. Gokel: Encyclopedia of Supramolecular Chemistry: Crown Ethers. Boca Raton: CRC Pres Taylor & Francis Group, 2004, s. 326–333. ISBN 0-8247-4723-2.