クラウンエーテル

クラウンエーテルは、エチレングリコールとその置換基に由来する環状化合物で、複数のエーテル結合があります。

1967年にチャールズ・ピーダーソンによって最初に発見されたクラウンエーテルは、その分子形状がクラウンに似ていることからそう呼

ばれています。

クラウンエーテルの命名は、一般式x-crown-yを使用し、xはリング内の原子の総数を示し、yは酸素原子の数を表します。例えば、18-crown-6 は、6 個のエーテル酸素原子を含む 18 員環です。

クラウンエーテルは、等間隔の酸素原子で裏打ちされた内部空洞内の金属カチオンに結合することが知られています。例えば、18-クラウン-6はカリウムイオンと強く結合します。

内部空洞の内側を覆う酸素原子上の電子の孤立電子対は、空洞を極性にし、金属イオンと効果的に調整します。

陽イオンの選択性は、キャビティのサイズによって異なります。クラウンエーテルは、主に直径がエーテルキャビティの直径に匹敵するアルカリ金属イオンを結合します。

例えば、18-crown-6はカリウムイオンに効果的に結合しますが、エーテルキャビティの直径がカリウムイオンの直径に近似するため、リチウムイオンには結合しません。対照的に、12-crown-4は、キャビティが小さいため、リチウムイオンにより強く結合します。

クラウンエーテルの外面は炭化水素に似ており、無極性です。その結果、クラウンエーテルは、カチオンを溶媒和することにより、非極性有機溶媒中の無機塩を可溶化することができます。

例えば、無機塩である過マンガン酸カリウムは、それ自体では有機溶媒であるベンゼンに溶けません。しかし、18-クラウン-6を添加すると、塩が溶解し、ベンゼンが紫色になります。

18-クラウン-6はカリウムイオンと錯体を形成し、カリウムイオンはベンゼンに溶解します。未溶媒和過マンガン酸イオンは、ベンゼン溶液に特徴的な紫色を与えます。得られた「紫色ベンゼン」は、酸化反応に有用な試薬です。

同様に、クラウンエーテルは、非極性溶媒中の他の方法ではアクセスできない陰イオンの利用を促進し、それらの求核性を高めます。