Éthers de couronne

Les éthers couronnes sont des composés cycliques dérivés de l’éthylène glycol et de ses substituants, avec de multiples liaisons éthers.

Découverts pour la première fois par Charles Pederson en 1967, les éthers-couronnes sont appelés ainsi parce que leur forme moléculaire ressemble à une couronne.

La dénomination des éthers couronnes utilise la formule générale x-crown-y, où x indique le nombre total d’atomes dans l’anneau et y représente le nombre d’atomes d’oxygène. Par exemple, 18-crown-6 est un cycle à 18 chaînons contenant six atomes d’oxygène éther.

Les éthers couronnes sont connus pour lier les cations métalliques dans leur cavité interne tapissée d’atomes d’oxygène régulièrement espacés. Par exemple, 18-crown-6 lie fortement l’ion potassium.

Les paires non liantes d’électrons sur les atomes d’oxygène qui tapissent la cavité interne rendent la cavité polaire et se coordonnent efficacement avec l’ion métallique.

La sélectivité du cation varie avec la taille de la cavité. Les éthers couronnes lient principalement les ions de métaux alcalins dont le diamètre est comparable au diamètre de la cavité de l’éther.

Par exemple, 18-crown-6 lie efficacement l’ion potassium, mais pas l’ion lithium, car le diamètre de la cavité de l’éther se rapproche du diamètre de l’ion potassium. En revanche, 12-crown-4, avec une cavité plus petite, lie plus fortement l’ion lithium.

La surface externe des éthers couronnes ressemble à un hydrocarbure et est non polaire. En conséquence, les éthers couronnes peuvent solubiliser des sels inorganiques dans des solvants organiques non polaires en solvatant le cation.

Par exemple, le permanganate de potassium, un sel inorganique, ne se dissout pas dans le benzène, un solvant organique, par lui-même. Cependant, lors de l’ajout de 18-crown-6, le sel se dissout, donnant au benzène une couleur violette.

La 18-couronne-6 forme un complexe avec l’ion potassium, qui se dissout dans le benzène. L’ion permanganate non solvaté donne une couleur violette caractéristique à la solution de benzène. Le « benzène violet » qui en résulte est un réactif utile pour les réactions d’oxydation.

De même, les éthers couronnes facilitent la disponibilité d’anions autrement inaccessibles dans un solvant non polaire et renforcent leur nucléophilie.