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Transkript Ether – Reaktionen

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Film geht es um Ether und ihre Reaktionen. Das Video ist vorgesehen für das Gymnasium, die Kursphase und dort für den Grundkurs. Der Film ist folgendermaßen aufgebaut: Im 1. Teil Allgemeines möchte ich kurz etwas über die Ether-Reaktivität sagen. Der 2. Teil beschäftigt sich mit einer wichtigen Ether-Reaktion, der Etherspaltung. Im 3. Abschnitt gebe ich ein Beispiel an, wie Oxonium-Salze hergestellt werden können. Im 4. Teil werden wir kennenlernen, wie sich aus Ethern Peroxide bilden. Im 5. und letzten Teil schließlich werde ich zeigen, wie bei der elektrophilen Substitution an aromatischen Verbindungen eine Ethergruppe den Zweitsubstituenten dirigiert. 1.) Allgemeines Erinnern wir uns, was ein Ether ist. Ein Ether enthält eine funktionelle Gruppe, die nur aus einem einzigen Sauerstoffatom besteht. Das Sauerstoffatom ist mit 2 Alkylgruppen verbunden. Ich habe hierfür 2 Ethylgruppen gewählt. 2 Möglichkeiten einer chemischen Reaktion sind hier gegeben. Die nicht bindenden Elektronenpaare, hier blau gekennzeichnet, machen den Ether zur Lewis-Base, zu einem Nucleophil. Er kann daher mit Teilchen wie dem Wasserstoff-Ion reagieren. Dieses stellt eine Lewis-Säure dar und ist entsprechend ein Elektrophil. Das Wasserstoff-Ion als Elektrophil geht an die Ethergruppe, das Nucleophil.  b) Betrachten wir die Elektronegativität, so stellen wir eine interessante Abfolge fest. Das Sauerstoffatom hat eine Elektronegativität von 3,5. Das Kohlenstoffatom in Nachbarschaft zeigt einen Wert von 2,5. Das Wasserstoffatom am Kohlenstoffatom hat einen Elektronegativitätswert von 2,1. Es bildet sich sozusagen ein Sog von Elektronen in Richtung des Sauerstoffatoms heraus. Es kommt zu einer Aktivierung der H-C-Bindung. 2.) Etherspaltung Etherspaltung erfolgt durch starke Mineralsäuren, wie z. B. HI. Um spalten zu können, muss a) die Dissoziation der Mineralsäure, des Iodwasserstoffs, erfolgen. Iodwasserstoff, HI, dissoziiert in wässriger Lösung in 1 positiv geladenes Wasserstoff-Ion und in 1 negativ geladenes Iodid-Ion. Im Schritt b) erfolgt der elektrophile Angriff. An das Sauerstoffatom des Ether-Moleküls greift das Wasserstoff-Ion elektrophil an. Es bildet sich eine neue Bindung heraus, und es entsteht das Oxonium-Ion. Im Schritt c) findet der Angriff des Iodid-Ions statt. Das Oxonium-Ion reagiert mit dem Iodid-Ion. Es bilden sich 2 chemische Verbindungen. Die 1. der beiden Verbindungen heißt Iodmethan. Die 2. heißt Methanol. 3.) Oxonium-Salze Wir haben im Punkt 2) das Oxonium-Ion kennen gelernt. Nun ergibt sich die Frage: Gibt es das Oxonium-Ion und die Oxonium-Salze nur als Zwischenstufen? Ich möchte ein Beispiel für ein stabiles Oxonium-Salz anführen. Diethylether reagiert mit einer sehr starken Säure, deren Wasserstoff-Ion als Elektrophil zur Verfügung steht. Das Wasserstoffatom geht zu den nicht bindenden Elektronenpaaren des Ethermoleküls und bildet eine chemische Bindung aus. Es entsteht ein Oxonium-Ion. Es bildet sich ein stabiles Oxonium-Salz. 4.) Peroxide Hier schreibe ich die Formel von Ether auf, auch Diethylether genannt. Es ist bekannt, dass es sich bei dem Sauerstoffmolekül der Luft um ein Biradikal handelt. Das Sauerstoffmolekül lagert sich an das Kohlenstoffatom neben dem Sauerstoffatom an und das Wasserstoffatom bewegt sich zum anderen Ende des Sauerstoffmoleküls. Es entsteht ein Hydroperoxid. Dann erfolgt die pinkfarben eingezeichnete Bewegung des Wasserstoffatoms. Es entsteht ein organisches Biradikal. Dieses Biradikal polymerisiert, und es entsteht ein Etherperoxid. In reiner Form oder beim Erhitzen kann dieses Peroxid explodieren, daher sind Ether so gefährlich. Man beugt der Peroxidbildung vor, indem man Ether in braunen Flaschen aufbewahrt.  5.) Elektrophile Substitution Eine typische Reaktion des Benzols ist die elektrophile Substitution. Wenn eine Nitrierung, z. B. durch die Gruppe -NO2^+ stattfindet, so ist es egal, an welche Stelle des Benzols der Angriff erfolgt, die Reaktionsprodukte sind jeweils gleich. Anders verhält es sich, wenn das Benzolmolekül substituiert ist, z. B. durch die Gruppe CH3O-, eine Methoxy-Gruppe. Hier sind 3 Reaktionsprodukte möglich: Der Angriff kann in Nachbarschaft zum Substituenten erfolgen, der Angriff kann gegenüber des Substituenten erfolgen oder aber, er findet dazwischen statt. Das Experiment zeigt, dass der Angriff dazwischen nicht stattfindet. Folglich werden nur die ortho-Positionen und die para-Positionen substituiert. Eine Substitution in meta-Stellung findet nicht statt. So sieht das ortho-Substitutionsprodukt aus. Und diese Formel hat das para-Substitutionsprodukt. Die Gruppe CH3O- dirigiert den Zweitsubstituenten entsprechend der Wirkung des M- und des I-Effektes. Wir merken uns: Die Gruppe CH3O- heißt Methoxygruppe. Ich wünsche euch alles Gute. Auf Wiedersehen.  

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