14.8 エーテル

学習目標

  1. アルコールとエーテルの構造の違いが、それぞれの物理特性や反応性に影響を与えていることを説明する。
  2. いくつかのエーテルの構造と用途を説明しなさい。

一般式ROR′で、エーテル二つの炭化水素基の間に酸素原子を持つ有機化合物である。 また、OH基の水素原子が第2のアルキル基またはアリール基で置換されたアルコール（ROH）の誘導体とも考えられる：

HOH→H 原子置換 OH基の両ROR←H原子置換ROH

単純なエーテルの一般名は、酸素原子に結合した基の名前に一般名etherを付けて簡略化しています。 例えば、CH3-O-CH2CH2CH3はメチルプロピルエーテルです。 両基が同じ場合は、ジメチルエーテル（CH3-O-CH3）、ジエチルエーテルCH3CH2-O-CH2CH3のように、基名の前にdi-を付ける。

エーテル分子は酸素原子に水素原子がない（つまり、OH基がない）。 したがってエーテル分子間には分子間水素結合がなく、そのためエーテルは与えられたモル質量に対してかなり低い沸点を持っている。 実際、エーテルは同等のモル質量のアルカンの沸点とほぼ同じで、対応するアルコールの沸点よりはるかに低い（表14.4「アルカン、アルコール、エーテルの沸点比較」）

Table 14.4 アルカン、アルコール、エーテルの沸点の比較

名称モル質量沸点（℃）純液中の分子間水素結合?

の分子間化合物

あり

縮合構造式
CH3CH2CH3 プロパン 44 -42 なし
CH3OCH3 ジメチルエーテル 46 -25 なし
CH3CH2OH エチルアルコール 46 78
CH3CH2CH2CH3あり なし ペンタン 72 36 なし
CH3CH2OCH2CH3 ジエチルエーテル 74 35 なし
CH3CH2CH2OH ブチルアルコール 74 117 はい

エーテル分子には酸素原子が存在します。 しかし、水分子とは水素結合をする。 その結果、エーテルは異性体であるアルコールと同程度の溶解度を持つ。 たとえば、ジメチルエーテルとエタノール（ともに分子式C2H6O）は完全に水に溶けますが、ジエチルエーテルと1-ブタノール（ともにC4H10O）はほとんど水に溶けません（水100mLあたり8g）。

  1. CH3CH2CH2OCH2CH3

答え

  1. 酸素原子の両側の炭素基はプロピル（CH3CH2CH2）基なので、この化合物はジプロピルエーテルとなる。
  2. 3つの炭素基は真ん中の炭素原子でくっついているので、イソプロピル基です。 炭素数1の基はメチル基である。

Skill-Building Exercise

    それぞれのエーテルの一般名は何でしょうか。

  1. CH3CH2CH2OCH2CH2CH3

To Your Health.の略で「健康な人」という意味です。 全身麻酔薬としてのエーテル類

全身麻酔薬は脳に作用して意識を失い、感覚や痛みに対して全般的に無感覚になるものです。 ジエチルエーテル（CH3CH2OCH2CH3）は最初に使われた全身麻酔薬である。

ボストンの歯科医ウィリアム・モートンは1846年にジエチルエーテルを外科診療に導入した。 この絵は1846年にボストンで行われた手術で、麻酔薬としてジエチルエーテルが使用された様子を描いたものである。 エーテルの蒸気を吸入すると、中枢神経系の活動が抑制され、意識不明になる。 Ernest BoardによるWilliam Mortonの絵、http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Morton_Ether_1846.jpg.

Diethyl etherは麻酔の有効レベルと致死量の間にかなり広いギャップがあるので比較的安全である。 しかし、引火性が高く、吐き気を催すという欠点もあるため、フッ素を含む化合物のハロタン、エンフルラン、イソフルランなどの新しい吸入麻酔薬に取って代わられている。 しかし、残念ながら、これらの化合物の手術室職員に対する安全性には疑問が呈されている。 たとえば、ハロタンにさらされた女性の手術室勤務者は、一般の女性よりも流産率が高い。

これら 3 つの最新の吸入性ハロゲン含有麻酔化合物は、ジエチルエーテルよりも可燃性に優れている。

コンセプトレビュー演習

  1. なぜジエチルエーテル（CH3CH2OCH2CH3）の沸点は1-ブタノール（CH3CH2CH2OH）よりずっと低いのでしょう。

  2. エチルメチルエーテル（CH3CH2OCH3）と1-ブタノール（CH3CH2CH2OH）はどちらが水に溶けるでしょうか。 説明せよ。

回答

  1. ジエチルエーテルはOH基がないため分子間水素結合がなく、1-ブタノールはOHを持っており分子間水素結合をしている。

  2. エチルメチルエーテル（炭素数3、酸素数1）は1-ブタノール（炭素数4、酸素数1）より水に溶けやすいですが、どちらも水と水素結合することができます。

Key Takeaways

  • エーテルの一般名を付けるには、酸素原子に結合した基を挙げ、その後に一般名エーテルとすればよいでしょう。
  • エーテル分子にはOH基がなく、分子間の水素結合がありません。
  • エーテル分子は酸素原子を持ち、水分子と水素結合をすることができるため、与えられたモル質量に対して沸点が非常に低い。

演習

  1. 硫酸で加熱するとエタノールはどのようにして2種類の生成物を与えることができるか。

  2. エタノール-CH3CH2OCH2CH3、CH3OCH2CH3、CH3OCH3と異性化するのはどのエーテルか。

  3. 各化合物の名称を答えよ

    1. CH3OCH2CH3

    3. それぞれの化合物を答えよ

    4. エタノールとCH2CH3CH2CH2CH3、CH3OCH2CH3、CH3OCH2CH3、CH3OCH2CH3、CH2OCH2CH3、CH3OCH2CH2CH3。

      1. CH3CH2CH2OCH3
      2. CH3CH2OCH2CH2CH3

    5. それぞれの化合物の構造を描けよ。

      1. メチルエチルエーテル
      2. tert-ブチルエチルエーテル

    6. それぞれの化合物の構造を描いてください。

      1. ジイソプロピルエーテル
      2. シクロプロピルエーテル

      7. 答え

      1. 分子内（HもOHも同じ分子から来る）脱水でエチレンになる。 分子間（Hはある分子、OHは別の分子）脱水によりジエチルエーテルが得られる。

        1. メチルプロピルエーテル
        2. エチルイソプロピルエーテル
        1. ch3och2ch3