Сложные эфиры
Тема 11. Сложные эфиры
Физические и химические свойства
АРХИВ "Студенческий научный форум". Индекс цитирования научной работы подсчитывается автоматически. Эфиры — это органические вещества, образующиеся при отщеплении молекулы воды от двух молекул спирта простые эфиры или от молекулы спирта и молекулы кислоты сложные эфиры. Простые эфиры летучи, плохо растворимы в воде, хорошо растворяют жиры. Некоторые из них находят применение в медицине, например диэтиловый, или серный, эфир применяют для ингаляционного наркоза. Сложные эфиры входят в состав эфирных масел, обусловливая их приятный запах, применяются в пищевой и парфюмерной промышленности. К сложным эфирам относятся многие биологически важные вещества — нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, фосфатиды, витамины, а также лекарственные препараты — уретан, эфир салициловой и парааминобензойной кислот анестезин, новокаин и др. Актуальность данной темы обусловлена тем, что сложные и простые эфиры применяются в бытовой химии, медицине, промышленности и тем самым играют важную роль в нашей жизни. Целью курсовой работы является изучение свойств простых и сложных эфиров и проведение их сравнительной характеристики. Простыми эфирами называют производные спиртов, образованные в результате замещения водорода гидроксильной группы спирта на углеводородный остаток. Эти соединения можно рассматривать и как производные воды, в молекуле которой углеводородными остатками замещены оба атома водорода:. Как видно из приведенной общей формулы, в молекуле простого эфира два углеводородных остатка соединены через кислород эфирный кислород. Эти остатки могут быть либо одинаковыми, либо различными; эфиры, в которых с кислородом соединены различные углеводородные остатки, называются смешанными простыми эфирами. Простые эфиры рассматриваются как производные спиртов. Названия этих соединений состоят из названий радикалов и слова эфир название класса. Например, CH 3 OCH 3 — диметиловый эфир; C 2 H 5 OCH 3 — метилэтиловый эфир[2]. Сложные эфиры — производные кислот, у которых кислотный водород заменён на алкильные или вообще углеводородные радикалы. Сложные эфиры делятся в зависимости от того, производными какой кислоты они являются неорганической или карбоновой. Среди сложных эфиров особое место занимают природные эфиры — жиры и масла, которые образованы трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами, содержащими четное число углеродных атомов. Жиры входят в состав растительных и животных организмов и служат одним из источников энергии живых организмов, которая выделяется при окислении жиров. Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот:. В рациональное название эфира включают названия органических групп, упоминая их в алфавитном порядке, и добавляют слово эфир. Номенклатура IUPAC рассматривает эфир как производное углеводорода, замещенного на алкоксигруппу, причем в основе названия лежит наиболее длинная углеводородная цепь. СН 3 —О—СН 3 диметиловый или метиловый эфир. СН 3 —СН 2 —О—СН 2 —СН 3 диэтиловый или этиловый эфир. СН 3 —О—СН 2 —СН 3 метилэтиловый эфир. СН 3 —О—СН 2 —СН 2 —СН 3 метилпропиловый эфир. СН 3 —О—СН—СН 3 —СН 3 метилизопропиловый эфир. Нетрудно заметить, что диэтиловый и метилпропиловый эфиры имеют одинаковый состав С 4 Н 10 О, то есть это изомеры. В их молекулах радикалы, соединенные с кислородом, различаются составом. Эфирам присуща и обычна изомерия строения радикалов. Так, изомером метилпропилового эфира является метилизопропиловый эфир. Следует заметить, что простые эфиры изомерны одноатомным спиртам. Например, один и тот же состав С 2 Н 6 О имеют диметиловый эфир СН 3 —О—СН 3 и этиловый спирт СН 3 —СН 2 —ОН. А составу С 4 Н 10 О отвечают не только диэтиловый, метилпропиловый и метилизопропиловый эфиры, но и 4 бутиловых спирта состава С 4 Н 9 ОН[4]. Названия сложных эфиров производят от названия углеводородного радикала и названия кислоты, в котором вместо окончания - овая используют суффикс - ат , например: Для сложных эфиров характерны следующие виды изомерии: Изомерия углеродной цепи начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку — с пропилового спирта, например, этилбутирату изомерны этилизобутират, пропилацетат и изопропилацетат. Изомерия положения сложноэфирной группировки — СО—О—. Этот вид изомерии начинается со сложных эфиров, в молекулах которых содержится не менее 4 атомов углерода, например этилацетат и метилпропионат. СН 3 -СО-О-С 2 Н 5 С 2 Н 5 -СО-О-СН 3. Межклассовая изомерия, например, метилацетату изомерна пропановая кислота. СН 3 -СО-О-СН 3 С 2 Н 5 -СО-ОН. Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: Дегидратацией спиртов под влиянием минеральных кислот например, серной: Функция кислоты — катализатора заключается в генерировании карбкатионов, которые эффективно атакуются нуклеофилом — спиртом:. Реакция этерификации — взаимодействие кислоты и спирта в присутствии минеральной кислоты например, серной:. С помощью радиоактивного изотопа кислорода 18 O , введенного в молекулу спирта, было доказано, что выделение молекулы воды в результате реакции этерификации происходит за счет гидроксила карбоксильной группы кислоты и атома водорода гидроксильной группы спирта. В результате этого образуется неустойчивый промежуточный комплекс II , распадающийся сразу же с выделением молекулы воды. Возникший карбкатион сложного эфира III , отщепляя протон, дает сложный эфир IV. Скорость этой реакции зависит от строения кислот и спиртов. При одной и той же кислоте скорость этерификации первичных спиртов в два раза выше, чем вторичных, и во много раз выше, чем третичных. Применение простых эфиров определяется, в основном, тем, что они очень хорошо растворяют многие жиры, смолы и лаки. Наиболее широко используют диэтиловый эфир С 2 Н 5 2 О, техническое название — "серный эфир", поскольку его получают в присутствии серной кислоты. Помимо применения в качестве растворителя, а также в роли реакционной среды при проведении различных органических синтезов его используют и для экстрагирования извлечения некоторых органических веществ, например, спиртов, из водных растворов, поскольку сам эфир очень малорастворим в воде. В медицине серный эфир применяют для наркоза. Диизопропиловый эфир СН 3 2 СНОСН СН 3 2 используют как растворитель и как добавку к моторному топливу для повышения октанового числа. Анизол С 6 Н 5 ОСН 3 и фенетол С 6 Н 5 ОС 2 Н 5 используют в качестве промежуточных продуктов при получении красителей, лекарств и душистых веществ. Чтобы при остывании до комнатной температуры он не переходил в твердое состояние его т. Такая смесь, называемая в технике даутермом, может работать как теплоноситель в широком диапазоне температур. Диоксан , циклический эфир СН 2 СН 2 О 2 по химическим свойствам близок обычным простым эфирам, но в отличие от них неограниченно смешивается с водой и большинством органических растворителей. Растворяет жиры, воски, масла, эфиры, целлюлозы, его широко применяют и как реакционную среду при проведении различных органических синтезов[3]. Наибольшее применение в качестве растворителей получили эфиры уксусной кислоты - ацетаты. Прочие эфиры кислот молочной - лактаты, масляной - бутираты, муравьиной - формиаты нашли ограниченное применение. Формиаты из-за сильной омыляемости и высокой токсичности в настоящее время не используются. Определенный интерес представляют растворители на основе изобутилового спирта и синтетических жирных кислот, а также алкиленкарбонаты. Физико-химические свойства наиболее распространенных сложных эфиров приведены в таблице. Метилацетат СН 3 СООСН 3. Метилацетат также образуется в виде побочного продукта при производстве поливинилового спирта. По растворяющей способности метилацетат аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель. Однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон. Этилацетат С 2 Н 5 СООСН 3. Получают методом этерификации на лесохимических предприятиях при переработке синтетической и лесохимической уксусной кислоты, гидролизного и синтетического этилового спирта или конденсацией ацетальдегида. За рубежом разработан процесс получения этилацетата на основе метилового спирта. Этилацетат подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения меньшей летучести. Пропилацетат СН 3 СООСН 2 СН 2 СН 3. По растворяющей способности подобен этилацетату. Изопропилацетат СН 3 СООСН СН 3 2. По свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетат. Амилацетат CH 3 COOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 , т. Он образуется в реакции между амиловым спиртом часто — сивушным маслом и уксусной кислотой в присутствии катализатора. Амилацетат широко применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем этилацетат. Характер многих фруктовых запахов, таких, как запахи малины, вишни, винограда и рома, отчасти обусловлен летучими эфирами, например этиловым и изоамиловым эфирами муравьиной, уксусной, масляной и валериановой кислот. Имеющиеся в продаже эссенции, имитирующие эти запахи, содержат подобные эфиры. Это важный мономер для приготовления поливинилацетатных смол, клеев и красок. Мыла — это соли высших карбоновых кислот. Обычные мыла состоят главным образом из смеси солей пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот. Натриевые соли образуют твердые мыла, калиевые соли — жидкие мыла. Обычное мыло плохо стирает в жесткой воде и совсем не стирает в морской воде, так как содержащиеся в ней ионы кальция и магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли:. В настоящее время для стирки в быту, для промывки шерсти и тканей в промышленности используют синтетические моющие средства, которые обладают в 10 раз большей моющей способностью, чем мыла, не портят тканей, не боятся жесткой и даже морской воды[3]. Простые эфиры являются бесцветными жидкостями кроме диметилового эфира со своеобразным запахом и низкими температурами кипения, что свидетельствует о слабом межмолекулярном взаимодействии. Это является показателем низкой полярности диалкиловых эфиров и отсутствия в отличие от спиртов предпосылок для образования водородных связей. В отличие от спиртов эфиры обладают более сильными электронодонорными свойствами, о чем свидетельствует значение потенциалов ионизации. Увеличение электронодонорных свойств объясняется положительным индуктивным эффектом алкильных групп. Простые эфиры имеют более низкие температуры кипения и плавления, чем изомерные им спирты. Эфиры практически не смешиваются с водой. Это объясняется тем, что простые эфиры не образуют водородных связей, так как в их молекулах отсутствуют полярные связи О—Н. Простые эфиры — малоактивные соединения, они значительно менее реакционноспособны, чем спирты. Хорошо растворяют многие органические вещества и поэтому часто используются как растворители[5]. Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие, нерастворимые в воде жидкости. Многие из них имеют приятный запах. Так, например, бутилбутират имеет запах ананаса, изоамилацетат — груши и т. Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов — воскообразные вещества, не имеют запаха, в воде не растворимы. Приятный аромат цветов, плодов, ягод в значительной степени обусловлен присутствием в них тех или иных сложных эфиров. Жиры широко распространены в природе. Наряду с углеводородами и белками они входят в состав всех растительных и животных организмов и составляют одну из основных частей нашей пищи. По агрегатному состоянию при комнатной температуре жиры делятся на жидкие и твердые. Твердые жиры, как правило, образованы предельными кислотами, жидкие жиры их часто называют маслами — непредельными. Жиры растворимы в органических растворителях и нерастворимы в воде[5]. Простые эфиры — довольно инертные вещества. В отличие от сложных эфиров они за некоторым исключением не гидролизуются. На холоду простые эфиры не взаимодействуют с металлическим натрием, РСl 5 и большинством разбавленных минеральных кислот. Однако концентрированные кислоты H 2 SO 4 , HI даже на холоду разлагают эти эфиры, а металлический натрий при нагревании их расщепляет:. H 2 SO 4 , HJ или FeCl 3 в уксусном ангидриде — расщепляют простые эфиры:. Металлический натрий при нагревании расщепляет простые эфиры:. Окисление эфиров, образование перекисей. Несмотря на относительную химическую инертность, эфиры легко образуют при хранении на воздухе перекиси:. Перекиси являются причиной взрывов в конце перегонки эфиров, поэтому эфиры тщательно очищают от перекисей перед перегонкой и применением:. Реакция гидролиза, или омыления. Так как реакция этерификации является обратимой, то в присутствии кислот протекает обратная реакция гидролиза: Реакция гидролиза катализируется и щелочами; в этом случае гидролиз необратим, так как получающаяся кислота со щелочью образует соль:. Сложные эфиры, имеющие в своем составе непредельную кислоту или спирт, способны к реакциям присоединения. Восстановление сложных эфиров водородом приводит к образованию двух спиртов: Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот и спирты: Полученную смесь нагревают 2—3 мин на водяной бане, а затем охлаждают. Полученный раствор выливают в стакан с 25 мл дистиллированной воды и нейтрализуют его сухим карбонатом бария, который добавляют маленькими порциями при активном перемешивании стеклянной палочкой. После полного расплавления кристалликов кислоты пробирку охлаждают. К затвердевшему плаву оксиду бора III добавляют 2,5 мл этилового спирта и 1 мл концентрированной серной кислоты. В пробирку вносят кипятильники, закрывают ее пробкой с прямой газоотводной трубкой с оттянутым концом и осторожно нагревают реакционную смесь на газовой горелке. При помощи лучины поджигают выделяющиеся пары у конца газоотводной трубки. Содержимое пробирки тщательно перемешивают. Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником и нагревают на кипящей водяной 6ане 7—10 мин. Затем ее охлаждают, снимают обратный холодильник и переливают содержимое в другую пробирку с 2—3 мл ледяной воды. Ощущается запах грушевой эссенции нюхать осторожно, так как изоамилацетат вызывает раздражение верхних дыхательных путей. Открытие в окислившемся этиловом эфире уксусного альдегида. Затем в одну из них добавляют 2 капли чистого доброкачественного этилового эфира, а в другую —2 капли окислившегося этилового эфира. В пробирке с чистым этиловым эфиром розовая окраска не появляется. Открытие в окислившемся этиловом эфире перекиси. Отношение этилового эфира к металлическому натрию. При этом какой-либо реакции металлического натрия с эфиром не наблюдается. В щелочной среде реакция также идет быстрее. Гидроксид-ионы не только катализируют гидролиз, но и сдвигают равновесие в сторону образования кислоты и спирта, поскольку образующаяся кислота превращается в соль и выводится из равновесной смеси. Новосибирск, Сибирское университетское издательство, Вход в Личный портфель. АРХИВ "Студенческий научный форум" Текст научной работы размещён без изображений и формул. Полная версия научной работы доступна в формате PDF. Полная версия научной работы. ВВЕДЕНИЕ Эфиры — это органические вещества, образующиеся при отщеплении молекулы воды от двух молекул спирта простые эфиры или от молекулы спирта и молекулы кислоты сложные эфиры. Замещая в молекуле спирта атом водорода гидроксильной группы на какой-либо радикал, получают различные эфиры: Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи: Эти соединения можно рассматривать и как производные воды, в молекуле которой углеводородными остатками замещены оба атома водорода: R—O—H H—O—H R—O—R спирт вода простой эфир Как видно из приведенной общей формулы, в молекуле простого эфира два углеводородных остатка соединены через кислород эфирный кислород. Сложные эфиры Сложные эфиры — производные кислот, у которых кислотный водород заменён на алкильные или вообще углеводородные радикалы. Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот: СН 3 —О—СН 3 диметиловый или метиловый эфир СН 3 —СН 2 —О—СН 2 —СН 3 диэтиловый или этиловый эфир СН 3 —О—СН 2 —СН 3 метилэтиловый эфир СН 3 —О—СН 2 —СН 2 —СН 3 метилпропиловый эфир СН 3 —О—СН—СН 3 —СН 3 метилизопропиловый эфир Нетрудно заметить, что диэтиловый и метилпропиловый эфиры имеют одинаковый состав С 4 Н 10 О, то есть это изомеры. Сложные эфиры Названия сложных эфиров производят от названия углеводородного радикала и названия кислоты, в котором вместо окончания - овая используют суффикс - ат , например: СН 3 -СО-О-С 2 Н 5 С 2 Н 5 -СО-О-СН 3 Этилацетат метилпропионат 3. СН 3 -СО-О-СН 3 С 2 Н 5 -СО-ОН Метилацетат пропионовая кислота Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: Способы получения эфиров Простые эфиры Простые эфиры в природе не встречаются. Их получают синтетическим путем. Взаимодействием галогеналкилов с алкоголятами синтез Вильямсона: Функция кислоты — катализатора заключается в генерировании карбкатионов, которые эффективно атакуются нуклеофилом — спиртом: Реакция этерификации — взаимодействие кислоты и спирта в присутствии минеральной кислоты например, серной: Механизм реакции этерификации можно представить в таком виде: Кислород карбонильной группы, присоединяя протон минеральной кислоты катализатор , образует карбониевый ион I , который подвергается нуклеофильной атаке молекулой спирта. Взаимодействие ангидридов кислот со спиртами: Взаимодействие галоидангидридов кислот со спиртами: Применение эфиров Простые эфиры Применение простых эфиров определяется, в основном, тем, что они очень хорошо растворяют многие жиры, смолы и лаки. Сложные эфиры Наибольшее применение в качестве растворителей получили эфиры уксусной кислоты - ацетаты. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей: Обычное мыло плохо стирает в жесткой воде и совсем не стирает в морской воде, так как содержащиеся в ней ионы кальция и магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли: Физические свойства эфиров Простые эфиры Простые эфиры являются бесцветными жидкостями кроме диметилового эфира со своеобразным запахом и низкими температурами кипения, что свидетельствует о слабом межмолекулярном взаимодействии. Сложные эфиры Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие, нерастворимые в воде жидкости. Химические свойства эфиров Простые эфиры 1. Однако концентрированные кислоты H 2 SO 4 , HI даже на холоду разлагают эти эфиры, а металлический натрий при нагревании их расщепляет: H 2 SO 4 , HJ или FeCl 3 в уксусном ангидриде — расщепляют простые эфиры: Металлический натрий при нагревании расщепляет простые эфиры: Несмотря на относительную химическую инертность, эфиры легко образуют при хранении на воздухе перекиси: Перекиси являются причиной взрывов в конце перегонки эфиров, поэтому эфиры тщательно очищают от перекисей перед перегонкой и применением: Реакция гидролиза катализируется и щелочами; в этом случае гидролиз необратим, так как получающаяся кислота со щелочью образует соль: Получение эфиров Опыт 1. Получение простого диэтилового эфира Реактивы и оборудование: Получение этилсерной кислоты Реактивы и оборудование: Получение этилового эфира борной кислоты Реактивы и оборудование: Получение этилацетата Реактивы и оборудование: Получение изоамилацетата Реактивы и оборудование: Изучение химических свойств простых эфиров Опыт 1. Открытие в окислившемся этиловом эфире уксусного альдегида Реактивы: Фуксинсернистая кислота Хиноидный краситель Опыт 2. Открытие в окислившемся этиловом эфире перекиси Реактивы: Отношение этилового эфира к металлическому натрию Реактивы: В пробирку добавляют 5 капель обезвоженного этилового спирта. Изучение химических свойств сложных эфиров Опыт 1. Гидролиз этилацетата Реактивы и оборудование: СПИСОК использованной литературы Артеменко А. Для участия в дискуссии, вы можете пройти авторизацию через соц. Перейти к обсуждению работы. Полная версия научной работы доступна в формате PDF Полная версия научной работы 87 КБ Индекс цитирования научной работы подсчитывается автоматически.
Новости Гости О нас. Сложные эфиры алкилалканоаты - производные карбоновых кислот, в которых атом водорода карбоксильной группы замещен на углеводородный радикал, или это продукты замещения гидроксильного водорода в спиртах на кислотный радикал ацил. Названия сложных эфиров производят от названия, углеводородного радикал а и названия кислоты, в котором вместо окончания "-овая кислота" используют суффикс "ат" как и в названиях неорганических солей: Фрагменты молекул и соответствующие им фрагменты названий выделены одинаковым цветом. Сложные эфиры обычно рассматривают как продукты реакции между кислотой и спиртом, например, бутилпропионат можно воспринимать как результат взаимодействия пропионовой кислоты и бутанола. Изомерия углеродной цепи , начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку - с пропилового спирта, например:. Изомерия положения сложноэфирной группировки -СО-О-. Межклассовая изомерия , сложные эфиры алкилалканоаты изомерны предельным монокарбоновым кислотам; например:. Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: Сложные эфиры низших гомологов кислот и спиртов - бесцветные легкокипящие жидкости с приятным запахом; используются как ароматические добавки к пищевым продуктам и в парфюмерии. В воде сложные эфиры растворяются плохо. Взаимодействие кислот со спиртами реакции этерификации ; например:. Наиболее характерны для сложных эфиров реакции кислотного или щелочного гидролиза омыление. Это реакции, обратные реакциям этерификации. Восстановление гидрирование сложных зфиров, в результате которого образуются спирты один или два ; например:. ЕXAM CHEMISTRY Готовимся к сдаче ЕГЭ по химии. Общая формула Номенклатура Названия сложных эфиров производят от названия, углеводородного радикал а и названия кислоты, в котором вместо окончания "-овая кислота" используют суффикс "ат" как и в названиях неорганических солей: Гомологческий ряд Изомерия Для сложных эфиров характерны три вида изомерии: Изомерия углеродной цепи , начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку - с пропилового спирта, например: Межклассовая изомерия , сложные эфиры алкилалканоаты изомерны предельным монокарбоновым кислотам; например: Физические свойства Сложные эфиры низших гомологов кислот и спиртов - бесцветные легкокипящие жидкости с приятным запахом; используются как ароматические добавки к пищевым продуктам и в парфюмерии. Извлечение из природных продуктов 2. Взаимодействие кислот со спиртами реакции этерификации ; например: Восстановление гидрирование сложных зфиров, в результате которого образуются спирты один или два ; например:
Муж спрашивал жену какое делать дело
Колесо для хомяка своими руками
Сколько сезонов в фильме кесем
У черепахи опухла щека что делать
Правила для сотрудников магазина