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Ether und Ketone

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Ether als Isomereder AlkoholeBau derEthergruppeHerstellung vonEthernwichtige VertreterDiethyletherDimethyletherEthylmethyletherweitere Ether

KetoneEigenschaften derKetoneKeto-Enol-Tautomeriewichtige VertreterPropanon (Aceton)weitere wichtigeKetone

Ether und Ketone

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15. Oktober 2014

Ether und Ketone

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Inhalt

1 Ether als Isomere der AlkoholeBau der EthergruppeHerstellung von Ethernwichtige Vertreter

DiethyletherDimethyletherEthylmethyletherweitere Ether

2 KetoneEigenschaften der Ketone

Keto-Enol-Tautomerie

wichtige VertreterPropanon (Aceton)weitere wichtige Ketone

Ether und Ketone

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Ether als Isomere der Alkohole

Ether und Ketone

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Summenformel: C2H6O

C C

H H

HH

H HO C

H

H

H O C

H

H

H

Ether und Ketone

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Summenformel: C2H6O

C C

H H

HH

H HO C

H

H

H O C

H

H

HEthanolAlkoholeHydroxylgruppe

NameStoffklasse

funktionelle Gruppe

DimethyletherEther

Ethergruppe

Ether und Ketone

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Summenformel: C2H6O

C C

H H

HH

H HO C

H

H

H O C

H

H


−114 °C78 °Cflüssig

NameStoffklasse

funktionelle Gruppe

SchmelzpunktSiedepunkt

Aggregatzustand

DimethyletherEther

Ethergruppe

−141,5 °C−24,82 °Cgasförmig

Ether und Ketone

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Summenformel: C2H6O

C C

H H

HH

H HO C

H

H

H O C

H

H


−114 °C78 °Cflüssig

in beliebigem Ver-hältnis mischbar

NameStoffklasse

funktionelle Gruppe

SchmelzpunktSiedepunkt

Aggregatzustand

Löslichkeit in Wasser

DimethyletherEther

Ethergruppe

−141,5 °C−24,82 °Cgasförmig

wenig (70 g/lbei 20 °C)

Ether und Ketone

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Bau der Ethergruppe

C O

CH

H

HH

112°

143 pm

143 pm

Ether und Ketone

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Bau der Ethergruppe

C O

CH

H

HH

112°

143 pm

143 pm

Unterschiede zur Hydroxylgruppe:

• Geringere Elektronegativitätsdifferenzzwischen C (2,5) und O (3,5) führt zuschwächer polarisierten Bindungen unddamit zu einem schwächerenDipolmoment als bei derHydroxylgruppe (H: 2,1).

• Da kein Wasserstoff direkt amSauerstoffatom gebunden ist, kann dieEthergruppe keine Wasserstoff-brückenbindungen ausbilden.

Ether und Ketone

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Bau der Ethergruppe

C O

CH

H

HH

112°

143 pm

143 pm

Unterschiede zur Hydroxylgruppe:• Geringere Elektronegativitätsdifferenzzwischen C (2,5) und O (3,5) führt zuschwächer polarisierten Bindungen unddamit zu einem schwächerenDipolmoment als bei derHydroxylgruppe (H: 2,1).

• Da kein Wasserstoff direkt amSauerstoffatom gebunden ist, kann dieEthergruppe keine Wasserstoff-brückenbindungen ausbilden.

Ether und Ketone

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Herstellung von Ethern

durch säurekatalysierte Kondensation von Alkoholen:

2 CH3 CH2OHEthanol

H2SO4 CH3 CH2 O CH2 CH3Diethylether

+ H2OWasser

durch Addition von Alkoholen an Doppelbindungen:CH2 CH2

Ethen

+ CH3 OHMethanol

CH3 CH2 O CH3Ethylmethylether

Ether und Ketone

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2 CH3 CH2OHEthanol


+ H2OWasser

durch Addition von Alkoholen an Doppelbindungen:

CH2 CH2Ethen

+ CH3 OHMethanol


Ether und Ketone

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2 CH3 CH2OHEthanol


+ H2OWasser

durch Addition von Alkoholen an Doppelbindungen:CH2 CH2

Ethen

+ CH3 OHMethanol


Ether und Ketone

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wichtige Vertreter: À Diethylether

Diethylether ist eine farblose, leichtbewegliche, süßlichriechende Flüssigkeit. Er wird häufig einfach als Etherbezeichnet.

Die Herstellungerfolgt meist aus einem Gemisch von Ethanol undSchwefelsäure (etwa im Verhältnis 9 : 5). Dabei wirdportionsweise Alkohol zur Schwefelsäure gegeben und dann bei140℃ destilliert.

Ether und Ketone

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Die Herstellung

erfolgt meist aus einem Gemisch von Ethanol undSchwefelsäure (etwa im Verhältnis 9 : 5). Dabei wirdportionsweise Alkohol zur Schwefelsäure gegeben und dann bei140℃ destilliert.

Ether und Ketone

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Die Herstellungerfolgt meist aus einem Gemisch von Ethanol undSchwefelsäure (etwa im Verhältnis 9 : 5). Dabei wirdportionsweise Alkohol zur Schwefelsäure gegeben und dann bei140℃ destilliert.

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Verwendungen:

• als Lösungs- und als Extraktionsmittel (geringeMischbarkeit mit Wasser)

• früher als Narkotikum eingesetzt (etwa seit 1846); wirdheute wegen langer Abklingzeit, unangenehmerNachwirkungen (Erbrechen, Unruhe) und Explosionsgefahrnicht mehr zur Narkose benutzt

• als Starthilfespray zum Anlassen von Verbrennungsmotoren• wird auch als Rauschmittel konsumiert (ruft u. a. starkeemotionale Erregung und veränderte Bewusstseins-wahrnehmung hervor; der Konsum ist nicht sehr verbreitet)

Ether und Ketone

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Verwendungen:• als Lösungs- und als Extraktionsmittel (geringeMischbarkeit mit Wasser)



Ether und Ketone

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• als Starthilfespray zum Anlassen von Verbrennungsmotoren

• wird auch als Rauschmittel konsumiert (ruft u. a. starkeemotionale Erregung und veränderte Bewusstseins-wahrnehmung hervor; der Konsum ist nicht sehr verbreitet)

Ether und Ketone

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Ether und Ketone

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Gefährlichkeit:

„Die Verbindung ist besonders leicht flüchtig undhochentzündlich. Seine Dämpfe sind schwerer als Luft.. . . Durch Einwirkung von Licht in Anwesenheit vonLuft-Sauerstoff bilden sich jedoch organische Peroxide, dieleicht und explosionsartig wieder zerfallen können. Darum wirdEther in dunklen Flaschen aufbewahrt; vor Verwendung(Destillation) muss daher auf das Vorhandensein von Peroxidengeprüft werden.“ (http://de.wikipedia.org/wiki/Diethylether)

http://de.wikipedia.org/wiki/Diethylether

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Gefährlichkeit:„Die Verbindung ist besonders leicht flüchtig undhochentzündlich. Seine Dämpfe sind schwerer als Luft.. . . Durch Einwirkung von Licht in Anwesenheit vonLuft-Sauerstoff bilden sich jedoch organische Peroxide, dieleicht und explosionsartig wieder zerfallen können. Darum wirdEther in dunklen Flaschen aufbewahrt; vor Verwendung(Destillation) muss daher auf das Vorhandensein von Peroxidengeprüft werden.“ (http://de.wikipedia.org/wiki/Diethylether)

http://de.wikipedia.org/wiki/Diethylether

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wichtige Vertreter: Á Dimethylether

Dimethylether ist ein farbloses, leicht narkotisierend wirkendes,ungiftiges, hochentzündliches Gas.

Die technische Herstellungerfolgt aus Synthesegas (Quellen: Kohle, Erd- und Biogas sowieSynthesegas aus der Biomassevergasung) unter Umgehung derZwischenstufe Methanol.

Gefährlichkeit:„Bei der Explosion eines mit Dimethylether gefüllten Kesselwagens aufdem Gelände der BASF in Ludwigshafen am Rhein starben am 28. Juli1948 207 Menschen, es gab 3.818 Verletzte, und 3.122 Gebäude wurden inMitleidenschaft gezogen.“ (http://de.wikipedia.org/wiki/Dimethylether)

http://de.wikipedia.org/wiki/Dimethylether

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Verwendungen:

• hochreiner Dimethylether als Treibgas z. B. in Haar- undLackspray

• technischer Dimethylether ist eine Alternative zuFlüssiggas

• ein Gemisch von Dimethylether und Ammoniak ergibt dasKältemittel R 723

• Ersatz für Dieselkraftstoff (Cetanzahl von 55 bis 60; nurleichte Modifikationen am Motor erforderlich; verbrenntsehr sauber ohne Rußbildung)

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Verwendungen:• hochreiner Dimethylether als Treibgas z. B. in Haar- undLackspray

• technischer Dimethylether ist eine Alternative zuFlüssiggas

• ein Gemisch von Dimethylether und Ammoniak ergibt dasKältemittel R 723

• Ersatz für Dieselkraftstoff (Cetanzahl von 55 bis 60; nurleichte Modifikationen am Motor erforderlich; verbrenntsehr sauber ohne Rußbildung)

Ether und Ketone

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wichtige Vertreter: Â Ethylmethylether

Ethylmethylether ist ein farbloses, gut wasserlösliches, leichtentzündliches Gas.

Verwendungen:

• als Narkosemittel• als Zwischenprodukt für andere organische Verbindungen(wie das ebenfalls als Narkosemittel eingesetzteMethoxyfluran)

Ether und Ketone

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Verwendungen:• als Narkosemittel

• als Zwischenprodukt für andere organische Verbindungen(wie das ebenfalls als Narkosemittel eingesetzteMethoxyfluran)

Ether und Ketone

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Verwendungen:• als Narkosemittel• als Zwischenprodukt für andere organische Verbindungen(wie das ebenfalls als Narkosemittel eingesetzteMethoxyfluran)

Ether und Ketone

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Gefährlichkeit:„Die Dämpfe von Ethylmethylether sind schwerer als Luft undkönnen mit dieser ein explosionsfähiges Gemisch (Flammpunkt–37℃, Zündtemperatur 190℃) bilden. . . . Eine narkotischeWirkung ist sowohl für den Menschen, als auch für Mäusenachgewiesen.“(http://de.wikipedia.org/wiki/Ethylmethylether)

http://de.wikipedia.org/wiki/Ethylmethylether

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wichtige Vertreter: Ã weitere Ether

Heteroethersind Analoga mit Verwandten des Sauerstoffs. Schwefel bildetbeispielsweise so genannte Thioether. Bei diesen ist dieSauerstoffbrücke durch eine Schwefelbrücke ersetzt. Einer derbekanntesten Thioether ist das Senfgas, ein hautschädigenderKampfstoff („Gelbkreuzgranaten“, erster Einsatz am 12. Juli1917 bei einem Angriff der Deutschen nahe der belgischenStadt Ypern).

Ether und Ketone

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Heteroether

sind Analoga mit Verwandten des Sauerstoffs. Schwefel bildetbeispielsweise so genannte Thioether. Bei diesen ist dieSauerstoffbrücke durch eine Schwefelbrücke ersetzt. Einer derbekanntesten Thioether ist das Senfgas, ein hautschädigenderKampfstoff („Gelbkreuzgranaten“, erster Einsatz am 12. Juli1917 bei einem Angriff der Deutschen nahe der belgischenStadt Ypern).

Ether und Ketone

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Heteroethersind Analoga mit Verwandten des Sauerstoffs. Schwefel bildetbeispielsweise so genannte Thioether. Bei diesen ist dieSauerstoffbrücke durch eine Schwefelbrücke ersetzt. Einer derbekanntesten Thioether ist das Senfgas, ein hautschädigenderKampfstoff („Gelbkreuzgranaten“, erster Einsatz am 12. Juli1917 bei einem Angriff der Deutschen nahe der belgischenStadt Ypern).

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Vertreter: Ã weitere Ether

Kronenether

sind eine besondere Gruppe von cyclischen Ethern, die dieFähigkeit besitzen, Metallatome bzw. -ionen in einer ArtKäfigstruktur zu binden.

Polyethersind Bestandteile von Epoxidharzen und dienen auch zurHerstellung von Polyurethanen.

Ether und Ketone

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Kronenethersind eine besondere Gruppe von cyclischen Ethern, die dieFähigkeit besitzen, Metallatome bzw. -ionen in einer ArtKäfigstruktur zu binden.


Ether und Ketone

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Polyether

sind Bestandteile von Epoxidharzen und dienen auch zurHerstellung von Polyurethanen.

Ether und Ketone

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Ether und Ketone

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Ketone

Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole lassen sichunterschiedlich dehydrieren:

Ether und Ketone

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Ketone

Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole lassen sichunterschiedlich dehydrieren:primäre Alkohole

R C O H

H

H

−H2

R C O

H

Alkanale

(Aldehydgruppe)

−1

+1

+1

+1

+−0

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Ketone

Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole lassen sichunterschiedlich dehydrieren:primäre Alkohole sekundäre Alkohole

R C O H

H

H

R C O H

H

R’

−H2 −H2

R C O

H

R C O

R’

Alkanale

(Aldehydgruppe)

Ketone

(Ketogruppe)

−1

+1

+1

+1

+−0 +−0

+−0

+2

Ether und Ketone

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Ketone

Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole lassen sichunterschiedlich dehydrieren:primäre Alkohole sekundäre Alkohole tertiäre Alkohole

R C O H

H

H

R C O H

H

R’

R C O H

R’’

R’

−H2 −H2 −H2

R C O

H

R C O

R’

Alkanale

(Aldehydgruppe)

Ketone

(Ketogruppe)

−1

+1

+1

+1

+−0 +−0

+−0

+2

Ether und Ketone

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Ketone

Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole lassen sichunterschiedlich dehydrieren:primäre Alkohole sekundäre Alkohole tertiäre Alkohole

R C O H

H

H

R C O H

H

R’

R C O H

R’’

R’

−H2 −H2 −H2

R C O

H

R C O

R’

Alkanale

(Aldehydgruppe)

Ketone

(Ketogruppe)

−1

+1

+1

+1

+−0 +−0

+−0

+2

Wie man an den Oxidationszahlenerkennt, ist die Dehydrierung miteiner Oxidation des Kohlenstoffs

der funktionellen Gruppe verbunden.Die Dehydrierung ist also gleich-

zeitig eine Redoxreaktion.

Ether und Ketone

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Ketone

Ketone können also durch die Oxidation von sekundärenAlkoholen – z. B. mit heißem Kupfer(II)-oxid – hergestelltwerden:

CH3

±0

CHOH CH3iso-Propanol

++2

CuO

CH3

+2

CO CH3Propanon

+±0

Cu + H2O

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Ketone

Experiment:

• Erhitzen Sie einen Kupferdraht im Brenner. Nach demEntfernen aus der Brennerflamme oxidiert die Oberflächezu Kupfer(II)-oxid, erkennbar an der Schwarzfärbung.

• Tauchen Sie den heißen, oxidierten Kupferdraht mehrmalskurz in ein kleines Becherglas mit iso-Propanol, bis sichder Draht abgekühlt hat.

• Wiederholen Sie das Erhitzen und Eintauchen mehrmalsund überprüfen Sie dabei den Geruch. Führen Sie alsVergleich das gleiche Experiment mit Ethanol durch.

Ether und Ketone

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Ketone

Experiment:• Erhitzen Sie einen Kupferdraht im Brenner. Nach demEntfernen aus der Brennerflamme oxidiert die Oberflächezu Kupfer(II)-oxid, erkennbar an der Schwarzfärbung.

• Tauchen Sie den heißen, oxidierten Kupferdraht mehrmalskurz in ein kleines Becherglas mit iso-Propanol, bis sichder Draht abgekühlt hat.

• Wiederholen Sie das Erhitzen und Eintauchen mehrmalsund überprüfen Sie dabei den Geruch. Führen Sie alsVergleich das gleiche Experiment mit Ethanol durch.

Ether und Ketone

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Eigenschaften der Ketone

Niedermolekulare Ketone• sind farblose, leichtbewegliche Flüssigkeiten• sind aufgrund der Polarisierung des C-Atoms derKetogruppe in Wasser löslich

• haben einen meist angenehmen, fruchtigen Geruch

Bei höhermolekularen Ketonen überwiegen die Eigenschaftender unpolaren Kohlenwasserstoffreste.

Ether und Ketone

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Niedermolekulare Ketone

• sind farblose, leichtbewegliche Flüssigkeiten• sind aufgrund der Polarisierung des C-Atoms derKetogruppe in Wasser löslich



Ether und Ketone

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Niedermolekulare Ketone• sind farblose, leichtbewegliche Flüssigkeiten

• sind aufgrund der Polarisierung des C-Atoms derKetogruppe in Wasser löslich



Ether und Ketone

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Niedermolekulare Ketone• sind farblose, leichtbewegliche Flüssigkeiten• sind aufgrund der Polarisierung des C-Atoms derKetogruppe in Wasser löslich



Ether und Ketone

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Keto-Enol-Tautomerie

Ketone stehen mit ihrer tautomeren Form, den Enolen imGleichgewicht:

R CH2 CO R’Keton

R CH COH R’Enol

Die Tautomerie ist eine Sonderform der Isomerie. Dabeistehen die beiden Isomere in einem schnellen chemischenGleichgewicht miteinander.

Ether und Ketone

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wichtige Vertreter: À Propanon (Aceton)

Aceton ist eine farblose Flüssigkeit. Es ist mit Wasser mischbarund gut in vielen organischen Lösungsmitteln löslich. Es hateinen charakteristischen Geruch, ist leicht entzündlich undbildet mit Luft ein explosives Gemisch.

Gefährlichkeit:Aceton verursacht auf der Haut Trockenheit, da es sieentfettet. Die Inhalation größerer Dosen erzeugtBronchialreizung, Müdigkeit und Kopfschmerz. Sehr hoheDosen wirken narkotisch.Aceton löst viele Kunststoffe an und sollte deshalb niemals zumReinigen von Kunststoffgegenständen benutzt werden!

Ether und Ketone

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Gefährlichkeit:

Aceton verursacht auf der Haut Trockenheit, da es sieentfettet. Die Inhalation größerer Dosen erzeugtBronchialreizung, Müdigkeit und Kopfschmerz. Sehr hoheDosen wirken narkotisch.Aceton löst viele Kunststoffe an und sollte deshalb niemals zumReinigen von Kunststoffgegenständen benutzt werden!

Ether und Ketone

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Gefährlichkeit:Aceton verursacht auf der Haut Trockenheit, da es sieentfettet. Die Inhalation größerer Dosen erzeugtBronchialreizung, Müdigkeit und Kopfschmerz. Sehr hoheDosen wirken narkotisch.

Aceton löst viele Kunststoffe an und sollte deshalb niemals zumReinigen von Kunststoffgegenständen benutzt werden!

Ether und Ketone

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Gefährlichkeit:Aceton verursacht auf der Haut Trockenheit, da es sieentfettet. Die Inhalation größerer Dosen erzeugtBronchialreizung, Müdigkeit und Kopfschmerz. Sehr hoheDosen wirken narkotisch.Aceton löst viele Kunststoffe an und sollte deshalb niemals zumReinigen von Kunststoffgegenständen benutzt werden!

Ether und Ketone

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Verwendung

• gängiges Lösungs- und Extraktionsmittel für Harze, Fetteund Öle, Kolophonium und Celluloseacetat

• als Nagellackentferner• löst ein Vielfaches seines Volumens an Ethin (Acetylen)und ist deshalb in Druckgasflaschen für Ethin enthalten(in einer porösen Masse aus Calciumsilikathydrat)

• wird in vielen Reaktionen der organischen Chemie benutzt• „In einigen Ländern wird Aceton in kleinen Anteilen(1 : 2000 – 1 : 5000) Benzin oder Diesel zugesetzt, um einevollständigere Verbrennung des Treibstoffs zu erreichen.“(http://de.wikipedia.org/wiki/Aceton)

http://de.wikipedia.org/wiki/Aceton

Ether und Ketone

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Verwendung• gängiges Lösungs- und Extraktionsmittel für Harze, Fetteund Öle, Kolophonium und Celluloseacetat




Ether und Ketone

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• als Nagellackentferner

• löst ein Vielfaches seines Volumens an Ethin (Acetylen)und ist deshalb in Druckgasflaschen für Ethin enthalten(in einer porösen Masse aus Calciumsilikathydrat)



Ether und Ketone

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Ether und Ketone

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• wird in vielen Reaktionen der organischen Chemie benutzt

• „In einigen Ländern wird Aceton in kleinen Anteilen(1 : 2000 – 1 : 5000) Benzin oder Diesel zugesetzt, um einevollständigere Verbrennung des Treibstoffs zu erreichen.“(http://de.wikipedia.org/wiki/Aceton)


Ether und Ketone

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Ether und Ketone

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wichtige Vertreter: Á weitere wichtige Ketone

sind z. B.

• Cyclohexanon (für die Perlonherstellung),• Fructose (sehr süß schmeckendes Monosaccharid inFrüchten und im Honig),

• Absinthol (Bestandteil der Wermutpflanze – Artemisiaabsinthium) und

• Himbeerketon (Hauptgeruchskomponente in Himbeeren –Rubus idaeus).

Ether und Ketone

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sind z. B.• Cyclohexanon (für die Perlonherstellung),

• Fructose (sehr süß schmeckendes Monosaccharid inFrüchten und im Honig),



Ether und Ketone

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sind z. B.• Cyclohexanon (für die Perlonherstellung),• Fructose (sehr süß schmeckendes Monosaccharid inFrüchten und im Honig),



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