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Ether

Ether: Kronenether und andere Liganden

Eine wichtige Klasse von Ethern stellen die sogenannten Kronenether dar. Dabei handelt es sich um cyclische Oligoether mit variabler Ringgröße. Für die Kronenether hat sich eine eigene Nomenklatur durchgesetzt. Dabei werden die Substanzen als "Krone" bezeichnet; die Gesamtringgröße wird vorangestellt und die Anzahl der Ether-Sauerstoff-Atome wird angehängt. Beispiele:

12-Krone-4
15-Krone-5
18-Krone-6

Ether sind aufgrund der freien Elektronenpaare am Sauerstoff-Atom in der Lage, Kationen zu komplexieren. Diese Eigenschaft ist bei den Kronenethern besonders stark ausgeprägt, weil hier mehrere Ether-Sauerstoff-Atome in maßgeschneiderter, cyclischer Anordnung um ein zentrales Kation herum angeordnet sind. Die Komplexe von Kronenethern weisen daher z.T. eine sehr hohe Stabilität auf. Dabei ist die Größe des Ringes für die Selektivität hinsichtlich des komplexierten Kations entscheidend. So ist 18-Krone-6 ein hochselektiver Ligand für K+, während Na+ besonders gut in den cyclischen Hohlraum von 15-Krone-5 hineinpasst.

Mouse
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freier Kronenether
Kaliumkomplex

Im Komplex zeigen die unpolaren Ethen-Einheiten nach außen, während die Ether-Sauerstoff-Atome zur Komplexierung des Kations in den Hohlraum hineinzeigen. Da der Komplex deshalb nach außen hin eher lipophile Eigenschaften hat, werden Kronenether z.B. als Phasentransferkatalysatoren eingesetzt. Kaliumpermanganat löst sich beispielsweise bei Zugabe von 18-Krone-6 auch in organischen Lösungsmitteln (siehe folgende Abbildungen), sodass man damit Oxidationsreaktionen durchführen kann, die ohne Komplexierung an der Unlöslichkeit scheitern würden.

Kaliumpermanganat in Dichlormethan
Zugabe von 18-Krone-6
Beginnende Auflösung
Fortschreitende Auflösung
Violette Lösung

Neben den monocyclischen Kronenethern, die in der Supramolekularen Chemie auch als Coronanden bezeichnet werden, sind auch noch andere bedeutende Ligandsysteme bekannt, die in vielen Fällen Ether-Gruppen als Bindungsstellen für Kationen verwenden. Bedeutende Vertreter sind z.B. bicyclische Systeme mit einem kugelförmigen Hohlraum (Kryptanden oder Sphäranden) oder offenkettige Systeme (Podanden). Beispiele:

Kryptand
Podand

U.a. für die Entwicklung solcher selektiver Liganden für Metallkationen erhielten Donald J. Cram, Jean-Marie Lehn und Charles J. Pedersen gemeinsam den Chemie-Nobelpreis 1987.

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