15.10: Коронні ефіри

Last updated
Save as PDF

Page ID: 23808

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

«Коронний ефір» - це циклічний ефір, що містить кілька (тобто 4, 5, 6 і більше) атомів кисню. Розчиняти іонні сполуки в органічних розчинниках можна за допомогою коронкових ефірів. Циклічний поліефір з чотирма і більше атомами кисню, розділеними двома або трьома атомами вуглецю. Всі коронкові ефіри мають центральну порожнину, яка може вмістити іон металу, узгоджений з кільцем атомів кисню. , Циклічні сполуки із загальною формулою (OCH ₂ CH ₂) _n. Коронні ефіри називаються, використовуючи як загальну кількість атомів в кільці, так і кількість атомів кисню. Таким чином, 18-корона-6 являє собою 18-членне кільце з шістьма атомами кисню (частина (а) на малюнку 18.7.1). Порожнина в центрі молекули коронкового ефіру вистелена атомами кисню і досить велика, щоб бути зайнятою катіоном, таким як K ⁺. Катіон стабілізується шляхом взаємодії з одинокими парами електронів на навколишніх атомах кисню. Таким чином коронкові ефіри сольватують катіони всередині гідрофільної порожнини, тоді як зовнішня оболонка, що складається з зв'язків С—Н, є гідрофобною. Коронкові ефіри корисні для розчинення іонних речовин, таких як KMnO ₄, в органічних розчинниках, таких як ізопропанол [(CH ₃) ₂ CHOH] (рис. 18.7.1). Наявність коронкових ефірів з порожнинами різного розміру дозволяє з високим ступенем селективності сольватувати специфічні катіони.

Малюнок: 1 Коронні ефіри і криптанди (а) Калієвий комплекс коронного ефіру 18-краун-6. Зверніть увагу, як катіон розташований в центральній порожнині молекули і взаємодіє з одинокими парами електронів на атомах кисню. (б) Калієвий комплекс 2,2,2-криптанд, що показує, як катіон майже прихований криптандом. Криптанди сольватні катіони через одні пари електронів як на атомах кисню, так і азоту.

Рисунок 2: Вплив коронного ефіру на розчинність KMnO4 в бензолі. Зазвичай, який інтенсивно фіолетовий, повністю не розчиняється в бензолі, який має відносно низьку діелектричну проникність. При наявності невеликої кількості коронкового ефіру KMnO4 розчиняється в бензолі, як показано червонувато-фіолетовим кольором, викликаним перманганатними іонами в розчині.

Криптанди (від грецького kryptós, що означає «прихований») - це сполуки, які можуть повністю оточувати катіон одинокими парами електронів на атомах кисню і азоту (рис. 18.7.1b). Число в назві криптанда - це кількість атомів кисню в кожній нитці молекули. Як і коронні ефіри, криптанди можуть бути використані для приготування розчинів іонних сполук в розчинниках, які в іншому випадку занадто неполярні, щоб їх розчиняти.

Малюнок 18.7.3: Іонно-дипольні взаємодії при сольвації іонів Li ⁺ ацетоном, полярним розчинником