冠醚的发明发现历史：美国化学家佩德森合成冠醚

1962年，杜邦公司高级研究员、美国化学家佩德森用邻苯二酚和2，2’-二氯乙基醚进行反应，想合成一种能络合金属离子的双（邻羟基苯氧基）乙基醚，结果他发现生成的产物中有0.4%的未知物。 经鉴定，这是一种新的环状多醚化合物二苯并-18-冠-6。

1962年至1967年，佩德森花了5年时间系统合成这类环状多醚，并对其性质进行了研究。 由于这类化合物整个结构的形状犹如一顶皇冠，他把这类环状多醚统称为冠醚。

1967年，佩德森在日本东京的第10届国际配位化学会议上报告了他研究大环多醚的工作。 他指出，18-冠-6有一种很奇怪的性质，它一端的六个氧原子使其易溶于水，另一端的烃基又使其能溶于有机溶剂，而且聚在一起的六个氧原子正好能把一个钾离子抓住。

18-冠-6不仅可与钾离子络合，还可与重氮盐络合。 冠醚最大的特点就是能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并且随环的大小不同而选择性地与不同的金属离子络合。 例如，12-冠-4与锂离子络合而不与钠、钾离子络合。 冠醚的这种性质在有机合成上极为有用，使许多在传统条件下很难发生甚至不发生的反应能顺利地进行。

冠醚与试剂中的正离子络合，使该正离子可溶在有机溶剂中，而与它相对应的负离子也随同进入有机溶剂内。 冠醚不与负离子络合，负离子便游离或裸露在溶剂中，使得这些负离子的反应活性大大提高，从而加速反应。 在此过程中，冠醚因为能够把试剂带入有机溶剂中，而被称为相转移剂或相转移催化剂，这样发生的反应被称为相转移催化反应。 这类反应具有速率快、条件简单、操作方便、产率高的特点。

为此，各种冠醚被大量合成出来供配位化学家研究，并作为有机合成中的相转移催化剂而得到广泛使用，以使本来难以进行的反应能迅速进行，增强反应的选择性，提高产品纯度。 例如，安息香在水溶液中的缩合反应产率极低，如果在该水溶液中加入7%的冠醚，反应的产率可达78%；若改用苯做溶剂，同时加入18－冠－6，反应的产率可以提高到95%。

1968年，年仅29岁的法国化学家让-马里耶·莱恩在冠醚的基础上，别出心裁地合成了一类在大环多醚上再多一个环、分子结构形似土穴的“穴醚”。 穴醚可以与某些金属离子络合，把金属离子嵌在由几个环组成的“穴”中。 后来他又进一步合成了其他具有三维空腔的多环聚醚。

莱恩在研究穴醚的络合作用时还发现，借助于各种分子内的电性作用，以及范德华力、氢键等作用，底物可以与受体结合，从而导致分子聚集。 莱恩把这种聚集的分子称为超分子，并在1978年提出了“超分子化学”的概念。 超分子化学就是分子内键合和分子聚集的化学。 超分子兼有分子识别、分子催化和选择性迁移的功能。

美国化学家唐纳德·克拉姆在佩德森的发现的基础上，合成和研究了一系列具有光学活性的冠醚，试图探索酶和底物的相互关系。 他认为具有分子识别能力的冠醚是主体结构，能够有选择性地与作为客体的分子起络合作用。 克拉姆因此创立了“主客体化学”，进行了模拟酶的研究。

佩德森、莱恩和克拉姆在发展应用冠醚这类具有高度选择性的、特殊结构的分子方面取得的卓越成就，被化学界公认为是如今蓬勃发展的冠醚化学（或大环聚醚化学）的里程碑。 他们因此而共获1987年诺贝尔化学奖。