Éther-oxyde

Les éther-oxydes, nommés aussi plus simplement éthers, sont des substances chimiques, de la forme R-O-R', où R et R'sont des chaînes carbonées.



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Éther - Groupe fonctionnel

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  • Les éther - oxydes, jadis dénommés simplement éthers, ont pour formule générale... Des éthers-couronnes plus complexes ont de 8 à 30 atomes d'oxygène et ... provoque la déshydratation de l'alcool, avec formation d'un éther - oxyde.... (source : senat)
  • alcool - éther nom masculin singulier (chimie) solvant constitué d'un mélange d'alcool et d'éther. éther - oxyde nom masculin singulier (chimie) éther associant... (source : dictionnaire.reverso)

Les éther-oxydes, nommés aussi plus simplement éthers, sont des substances chimiques, de la forme R-O-R', où R et R'sont des chaînes carbonées. Ils sont fréquemment utilisés en chimie organique pour protéger des fonctions alcool lors de réactions de synthèse. Ils ont d'ailleurs avec ces derniers de nombreuses propriétés communes. (dues à la liaison C-O, ainsi qu'aux doublets libres de l'oxygène => voir géométrie).

Nomenclature

En ce qui concerne les éthers non cycliques : comparé à l'oxygène central, la chaîne alkyle la plus longue est utilisée en suffixe et l'autre chaîne en préfixe de type alcoxy. Exemples : méthoxypropane (CH3-O-C3H7), éthoxyéthane (C2H5-O-C2H5)...

Pour ce qui est des éthers cycliques, on utilise le nom qu'aurait un alcane cyclique si on remplaçait l'oxygène de l'éther par un carbone, et on rajoute le préfixe "oxa". A titre d'exemple, pour un éther cyclique avec 3 atomes de carbone et 1 atome d'oxygène : oxacyclobutane. Pour un éther cyclique avec 5 atomes de carbone et 1 atome d'oxygène : oxacyclohexane...

Géométrie

Image:Ether-oxyde.GIF

Dans le cadre de la théorie VSEPR, nous avons une molécule de type AX2E2 : géométrie tétraédrique, molécule coudée. L'angle R-O-R'est de l'ordre de 120°, la longueur de la liaison C-O, proche de 140 pm (en théorie 143).

États

Dans les conditions ordinaires, les éthers sont , pour la majorité, des liquides assez volatils. Les températures d'ébullition, sont assez proches de celles des alcanes et particulièrement inférieures à celles des alcools (=>pas de liaison hydrogène envisageable entre les éthers) correspondants.

Solubilité

Très grande solubilité dans l'eau pour les éthers ayant des chaînes carbonées courtes (4 atomes de carbone, particulièrement faible au-delà de 12 atomes de carbone)  : en effet, même s'il n'y a pas de liaison hydrogène envisageable entre deux molécules d'éthers, elles peuvent exister entre l'oxygène de l'éther et les atomes d'hydrogène de l'eau. Du fait de leur miscibilité avec énormément de produits organiques, ils sont fréquemment employés comme solvants.

Polarité

Les éther-oxydes sont des molécules polaires (à cause des doublets situés sur l'oxygène).

Spectroscopie infrarouge

Vibration C-O-C (asym) C-O-C (sym)
Nombre d'onde (cm-1) 1260-1070 1055-870
Intensité (forte) (forte)

Réactivité

Cette molécule présente par conséquent 2 liaisons simples carbone-oxygène et 2 doublets libres sur l'oxygène.

  • Les doublets donnent aux éther-oxydes des propriétés de base de Brönsted, indifférente dans l'eau (pKA de l'ordre de 3.5)  :
Image:Ether-oxyde+H+.GIF

mais également de base de Lewis.

Ils donnent aussi a l'éther-oxyde des propriétés nucléophiles.

  • La liaison C-O étant polarisée, elle est prédisposée à une rupture ionique. Cependant, RO- étant un très mauvais groupe partant (encore pire que HO-, dans le cadre des alcool, il fait des éther-oxydes des molécules assez inertes. Cette propriété est utilisé d'ailleurs pour protéger les fonctions alcools.

Il peut y avoir rupture de la liaison C-O, en présence d'halogénure d'hydrogène (essentiellement iodure)  :

Image:Action halogénure d'hydrogène+ether.GIF

Éthers non cycliques

Éther (di) éthylique

Également nommé oxyde de diéthyle ou éthoxyéthane : CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3 ou C4H10O.

Dans le langage familier, on le sert à désigner fréquemment sous le terme d'éther (ou éther sulfurique ou éther éthylique. Il a été utilisée en médecine pour ses propriétés antiseptiques et anesthésiques et sa capacité à dissoudre les colles (résidus de pansements adhésifs).

Aujourd'hui, il est remplacé pour l'anesthésie humaine par des substances plus fiables et sert essentiellement de solvant dans les processus de fabrication chimique de canabis.

La première synthèse aurait été réalisée par Valerius Cordus en 1540.

2-méthoxy-2-méthylpropane (MTBE)

Le MTBE (de son appellation anglo-saxonne méthyltertiobutyléther) est utilisé pour augmenter l'indice d'octane des carburants. Son utilisation est remise en cause du fait de sa toxicité lorsqu'il se retrouve dilué dans l'eau de boisson, par suite de fuites surtout.



Époxydes

Les époxydes ou oxacyclopropanes sont des éthers cycliques à trois chaînons. Ce sont des composés utilisés en chimie organique du fait de leur bonne réactivité.

Tétrahydrofurane

le tétrahydrofurane (THF) , éther cyclique à 5 chaînons, est un solvant incorporé dans les résines, colles et vernis. Il est utilisé en chimie comme réactif d'extraction.



Éthers-couronne

Représentation tridimentionelle

Les éthers-couronnes sont une famille chimique de création récente qui, avec les cryptands, a valu le Prix Nobel de chimie en 1987 à Charles J. Pedersen, Donald J. Cram et Jean-Marie Lehn.

Les plus simples ont 4, 5 ou 6 oxygènes reliés par des ponts alkyles. Leur cavité centrale sert à pièger des cations tels que Na+, Li+, K+, NH4+ par recouvrement orbitalaire avec les doublets non-liants des atomes d'oxygènes.

Des éthers-couronnes plus complexes sont produits avec 8... 30 atomes d'oxygène.

Ce sont des composés dont la toxicité reste à vérifier.



Éthers de glycols

Les éthers de glycols sont les dérivés de l'éthylène glycol (éthers de type E : R-O- (CH2-CH2) n-O-R') ou du propylène glycol (éthers de type P : R-O-[CH2-CH (CH2) ]n-O-R', isomère alpha). Ce sont des liquides incolores et volatils qui dégagent une odeur agréable.

Ils se dissolvent dans l'eau et dans les graisses (amphiphiles) et passent par conséquent aisément à travers la peau.

Ils sont énormément utilisés comme solvant : vernis, peinture, colles, détergents, traitements anti-corrosion, fluides de coupe, dégraissant, mais également dans des produits domestiques (nettoyants pour vitres), cosmétiques ou pharmaceutiques.

Les éthers de glycol présentent une toxicité qui est généralement faible (pas d'effets immédiats), mais se constate plutôt sur le long terme pour des personnes manipulant de grandes quantités (surtout ouvriers des usines). Plusieurs éthers de glycol sont interdits d'importation dans l'Union européenne. Parmi les effets toxiques, on trouve :

  • troubles de la fertilité
  • cytopénies sanguines, le plus souvent réversibles, qui disparaissent à l'arrêt de l'exposition
  • génotoxie  : certains éthers pénètrent dans les cellules et en modifient le génome.

Synthèse de Williamson

La synthèse de Williamson consiste à produire des éther-oxydes par substitution nucléophile d'un halogénoalcane par un ion alcoolate.

L'équation générique de la réaction est :

Image:Synthèse de willamson.GIF

On génère l'ion alcoolate à partir d'un alcool grâce par exemple à un métal réducteur (Na, K) ou encore de l'ion hydrure |H-. Les ions alcoolates ne peuvent exister dans l'eau, on utilise alors fréquemment comme solvant de l'alcool correspondant à l'alcoolate. On peut utiliser aussi d'autres solvants polaires, comme le DMSO (diméthylsulfoxyde) ou le DMF (N, N-diméthylformamide).

La synthèse de Williamson est presque limitée aux halogénoalcanes primaires (on obtient d'ailleurs un très bon rendement avec eux) ; en effet pour les halogénoalcanes secondaires ou tertiaires, la réaction concurrente d'élimination (on est en présence de base forte) est particulièrement importante. On obtient avec eux un rendement allant du médiocre au particulièrement mauvais. On peut faire des synthèses de Williamson intermoléculaires ou intramoléculaires (formation d'éthers cycliques).

Le mécanisme de cette réaction est celui d'une SN2 :

Image:Synthèse de willamson2.GIF

Alcoolyse d'un dérivé halogéné

Il est envisageable de transformer un dérivé halogéné tertiaire ou secondaire en éther-oxyde par alcoolyse. Il suffit de faire réagir un alcool sur un dérivé halogéné. Le mécanisme est alors celui d'une SN1

Synthèse par déshydratation d'un alcool

Le chauffage (modéré) d'un alcool en présence d'un acide fort (généralement l'acide sulfurique) provoque la déshydratation de l'alcool, avec formation d'un éther-oxyde. C'est une déshydratation intermoléculaire d'équation :

Image:Deshydratation inter d'un alcool.GIF

Le THF (cf. ci-dessus) est ainsi synthétisé le plus souvent grâce au butan-1, 4-diol mis en présence de l'acide sulfurique.

Image:Deshydratation alcool03.gif

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