Cложные эфиры

Сложные эфиры

Cложные эфиры
статьи

Сложные эфиры – класс соединений на основе минеральных (неорганических) или органических карбоновых кислот, у которых атом водорода в НО-группе замещен органической группой R. Прилагательное «сложные» в названии эфиров помогает отличить их от соединений, именуемых простыми эфирами.

Если исходная кислота многоосновная, то возможно образование либо полных эфиров – замещены все НО-группы, либо кислых эфиров – частичное замещение. Для одноосновных кислот возможны только полные эфиры (рис.1).

Рис. 1. ПРИМЕРЫ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ на основе неорганической и карбоновой кислоты

Номенклатура сложных эфиров

Название создается следующим образом: вначале указывается группа R, присоединенная к кислоте, затем – название кислоты с суффиксом «ат» (как и в названиях неорганических солей: карбонат натрия, нитрат хрома). Примеры на рис. 2

Рис. 2. НАЗВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. 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.

Если используют тривиальное (см. ТРИВИАЛЬНЫЕ НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ) название исходной кислоты, то в название соединения включают слово «эфир», например, С3Н7СООС5Н11 – амиловый эфир масляной кислоты.

Классификация и состав сложных эфиров

Среди изученных и широко применяемых сложных эфиров большинство представляют соединения, полученные на основе карбоновых кислот. Сложные эфиры на основе минеральных (неорганических) кислот не столь разнообразны, т.к. класс минеральных кислот менее многочисленен, чем карбоновых (многообразие соединений – один из отличительных признаков органической химии).

Когда число атомов С в исходных карбоновой кислоте и спирте не превышает 6–8, соответствующие сложные эфиры представляют собой бесцветные маслянистые жидкости, чаще всего с фруктовым запахом. Они составляют группу фруктовых эфиров.

Если в образовании сложного эфира участвует ароматический спирт (содержащий ароматическое ядро), то такие соединения обладают, как правило, не фруктовым, а цветочным запахом. Все соединения этой группы практически нерастворимы в воде, но легко растворимы в большинстве органических растворителей.

Интересны эти соединения широким спектром приятных ароматов (табл. 1), некоторые из них вначале были выделены из растений, а позже синтезированы искусственно.

Табл. 1. НЕКОТОРЫЕ Сложные эфиры, обладающие фруктовым или цветочным ароматом (фрагменты исходных спиртов в формуле соединения и в названии выделены жирным шрифтом)
Формула сложного эфираНазваниеАромат
СН3СООС4Н9Бутилацетатгрушевый
С3Н7СООСН3Метиловый эфир масляной кислотыяблочный
С3Н7СООС2Н5Этиловый эфир масляной кислотыананасовый
С4Н9СООС2Н5Этиловый эфир изовалериановой кислотымалиновый
С4Н9СООС5Н11Изоамиловый эфир изовалериановой кислотыбанановый
СН3СООСН2С6Н5Бензилацетатжасминовый
С6Н5СООСН2С6Н5Бензилбензоатцветочный

При увеличении размеров органических групп, входящих в состав сложных эфиров, до С15–30 соединения приобретают консистенцию пластичных, легко размягчающихся веществ. Эту группу называют восками, они, как правило, не обладают запахом.

Пчелиный воск содержит смесь различных сложных эфиров, один из компонентов воска, который удалось выделить и определить его состав, представляет собой мирициловый эфир пальмитиновой кислоты С15Н31СООС31Н63. Китайский воск (продукт выделения кошенили – насекомых Восточной Азии) содержит цериловый эфир церотиновой кислоты С25Н51СООС26Н53.

Кроме того, воски содержат и свободные карбоновые кислоты и спирты, включающие большие органические группы. Воски не смачиваются водой, растворимы в бензине, хлороформе, бензоле.

Третья группа – жиры. В отличие от предыдущих двух групп на основе одноатомных спиртов ROH, все жиры представляют собой сложные эфиры, образованные из трехатомного спирта глицерина НОСН2–СН(ОН)–СН2ОН. Карбоновые кислоты, входящие в состав жиров, как правило, имеют углеводородную цепь с 9–19 атомами углерода.

Животные жиры (коровье масло, баранье, свиное сало) – пластичные легкоплавкие вещества. Растительные жиры (оливковое, хлопковое, подсолнечное масло) – вязкие жидкости. Животные жиры, в основном, состоят из смеси глицеридов стеариновой и пальмитиновой кислоты (рис. 3А,Б).

Растительные масла содержат глицериды кислот с несколько меньшей длиной углеродной цепи: лауриновой С11Н23СООН и миристиновой С13Н27СООН. (как и стеариновая и пальмитиновая – это насыщенные кислоты). Такие масла могут долго храниться на воздухе, не меняя своей консистенции, и потому называются невысыхающими.

В отличие от них, льняное масло содержит глицерид ненасыщенной линолевой кислоты (рис. 3В). При нанесении тонким слоем на поверхность такое масло под действием кислорода воздуха высыхает в ходе полимеризации по двойным связям, при этом образуется эластичная пленка, не растворимая в воде и органических растворителях.

На основе льняного масла изготавливают натуральную олифу.

Рис. 3. ГЛИЦЕРИДЫ СТЕАРИНОВОЙ И ПАЛЬМИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ (А И Б) – компоненты животного жира. Глицерид линолевой кислоты (В) – компонент льняного масла.

Сложные эфиры минеральных кислот (алкилсульфаты, алкилбораты, содержащие фрагменты низших спиртов С1–8) – маслянистые жидкости, эфиры высших спиртов (начиная с С9) – твердые соединения.

Химические свойства сложных эфиров

Наиболее характерно для эфиров карбоновых кислот гидролитическое (под действием воды) расщепление сложноэфирной связи, в нейтральной среде оно протекает медленно и заметно ускоряется в присутствии кислот или оснований, т.к. ионы Н+ и НО– катализируют этот процесс (рис. 4А), причем гидроксильные ионы действуют более эффективно. Гидролиз в присутствии щелочей называют омылением.

Если взять количество щелочи, достаточное для нейтрализации всей образующейся кислоты, то происходит полное омыление сложного эфира. Такой процесс проводят в промышленном масштабе, при этом получают глицерин и высшие карбоновые кислоты (С15–19) в виде солей щелочных металлов, представляющих собой мыло (рис. 4Б).

Содержащиеся в растительных маслах фрагменты ненасыщенных кислот, как и любые ненасыщенные соединения, могут быть прогидрированы, водород присоединяется к двойным связям и образуются соединения, близкие к животным жирам (рис. 4В). Этим способом в промышленности получают твердые жиры на основе подсолнечного, соевого или кукурузного масла.

Из продуктов гидрирования растительных масел, смешанных с природными животными жирами и различными пищевыми добавками, изготавливают маргарин.

Основной способ синтеза – взаимодействие карбоновой кислоты и спирта, катализируемое кислотой и сопровождаемое выделением воды. Эта реакция обратна показанной на рис. 3А.

Чтобы процесс шел в нужном направлении (синтез сложного эфира), из реакционной смеси дистиллируют (отгоняют) воду.

Специальными исследованиями с применением меченых атомов удалось установить, что в процессе синтеза атом О, входящий в состав образующейся воды, отрывается от кислоты (отмечено красной пунктирной рамкой), а не от спирта (нереализующийся вариант выделен синей пунктирной рамкой).

По такой же схеме получают сложные эфиры неорганических кислот, например, нитроглицерин (рис. 5Б). Вместо кислот можно использовать хлорангидриды кислот, метод применим как для карбоновых (рис. 5В), так и для неорганических кислот (рис. 5Г).

Взаимодействие солей карбоновых кислот с галоидалкилами RCl также приводит к сложным эфирам (рис. 5Г), реакция удобна тем, что она необратима – выделяющаяся неорганическая соль сразу удаляется из органической реакционной среды в виде осадка.

Применение сложных эфиров

Этилформиат НСООС2Н5 и этилацетат Н3СООС2Н5 используются как растворители целлюлозных лаков (на основе нитроцеллюлозы и ацетилцеллюлозы).

Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот (табл. 1) используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а сложные эфиры на основе ароматических спиртов – в парфюмерной промышленности.

Из восков изготавливают политуры, смазки, пропиточные составы для бумаги (вощеная бумага) и кожи, они входят и в состав косметических кремов и лекарственных мазей.

Жиры вместе с углеводами и белками составляют набор необходимых для питания пищевых продуктов, они входят в состав всех растительных и животных клеток, кроме того, накапливаясь в организме, играют роль энергетического запаса. Из-за низкой теплопроводности жировой слой хорошо предохраняет животных (в особенности, морских – китов или моржей) от переохлаждения.

Животные и растительные жиры представляют собой сырье для получения высших карбоновых кислот, моющих средств и глицерина (рис. 4), используемого в косметической промышленности и как компонент различных смазок.

Нитроглицерин (рис. 4) – известный лекарственный препарат и взрывчатое вещество, основа динамита.

На основе растительных масел изготавливают олифы (рис. 3), составляющие основу масляных красок.

Эфиры серной кислоты (рис. 2) используют в органическом синтезе как алкилирующие (вводящие в соединение алкильную группу) реагенты, а эфиры фосфорной кислоты (рис. 5) – как инсектициды, а также добавки к смазочным маслам.

Михаил Левицкий

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/SLOZHNIE_EFIRI.html

Производные карбоновых кислот. Сложные эфиры. урок. Химия 10 Класс

Cложные эфиры

На данном уроке будет рассмотрена тема «Производные карбоновых кислот. Сложные эфиры». Благодаря этой теме, вы сможете познакомиться с производными карбоновых кислот. Также вы изучите самые важные функциональные производные карбоновых кислот – сложные эфиры. Рассмотрите их состав, некоторые свойства, формирование названий и сферы их применения в жизни.

Тема: Карбонильные соединения. Карбоновые кислоты

Урок: Производные карбоновых кислот. Сложные эфиры

Гидроксил карбоксильной группы способен при определенных условиях замещаться на другие атомы или группы атомов.

Ангидриды

В присутствии водоотнимающих средств, таких как оксид фосфора (V), гидроксил одной карбоновой кислоты замещается на остаток другой карбоновой кислоты:

2RCOOH  (RCO)2O + Н2О

Ангидриды карбоновых кислот (RCO)2O – производные карбоновых кислот, представляющие собой продукт замещения гидроксила карбоксильной группы одной кислоты на остаток другой кислоты.

Малеиновый ангидрид:

Ангидриды карбоновых кислот более реакционноспособны, чем сами кислоты и сложные эфиры. Они легко вступают в реакции нуклеофильного замещения – например, гидролизуются:

(RCO)2О + H2O = 2RCOOH.

Галогенангидриды

При взаимодействии с галогенидами фосфора происходит замена гидроксила на атом галогена:

RCOOH + PCl5 = RCOCl + POCl3 + HCl

Галогенангидриды RCOНаl – производные карбоновых кислот, у которых гидроксил карбоксильной группы замещен на атом галогена.

Галогенангидриды еще реакционноспособнее ангидридов.

Амиды и нитрилы

Амиды можно получить аммонолизом хлорангидридов или ангидридов:

RCOCl + 2NH3 = RCONH2 + NH4Cl

или нагреванием аммониевых солей карбоновых кислот:

RCOONH4 RCONH2 + H2O.

Если нагревать амид дальше в присутствии Р2О5, то он превращается в нитрил:

RCONH2 RCN + H2O.

Нитрил можно также получить, замещая гидроксил или атом галогена на цианогруппу. Гидролизом нитрилов в кислой среде получают кислоты:

RCN + 2H2O + HCl = RCOOH + NH4Cl

В присутствии сильных неорганических кислот гидроксильная группа обратимо обменивается на остаток спирта:

RCOOH + R’OH  RCOOR’ + H2O

Сложные эфиры RCOOR’ – производные карбоновых кислот, у которых гидроксил карбоксильной группы замещен на остаток спирта.

этилацетат
углеводородный заместитель+кислотный остаток

Названия по ИЮПАК выделены жирным шрифтом:

H–COO–C2H5CH3–COO–CH3–CH3CH2CH2–COO–C2H5
Этилформиат, этилметаноат;этиловый эфир муравьиной кислотыМетилацетат, метилэтаноат;метиловый эфир уксусной кислотыЭтилбутират, этилбутаноат;этиловый эфир бутановой кислоты

Запахи эфиров:

Рис. 1.

Сложные эфиры нерастворимы в воде, но хорошо смешиваются со многими органическими веществами. Именно поэтому они используются как растворители для лаков и красок. Рис. 1. Этилацетат и метил ацетат – основа растворителя – жидкости для снятия лака с ногтей.

Температуры кипения сложных эфиров меньше, чем температуры кипения кислот и спиртов с близкой молярной массой. Почему? Сложные эфиры, в отличие от кислот и спиртов, не способны образовывать водородные связи между молекулами. Табл. 1.

Табл. 1. Сравнение температуры кипения эфиров

Главное химическое свойство сложных эфиров – способность к гидролизу:

H–COO–C2H5 + H2O   H–COOH + C2H5OH;

CH3–COO–CH3 + NaOH ® CH3–COONa + CH3OH.

Подведение итога урока

На данном уроке была рассмотрена тема «Производные карбоновых кислот. Сложные эфиры». Благодаря этой теме, вы смогли познакомиться с производными карбоновых кислот. Также вы изучили самые важные функциональные производные карбоновых кислот – сложные эфиры. Рассмотрели их состав, некоторые свойства, формирование названий и сферы их применения в жизни.

Список литературы

1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.

3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.

4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Interneturok.ru (Источник).

2. Органическая химия (Источник).

3. Химик (Источник).

Домашнее задание

1. №№ 4, 6 (с. 122) Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Приведите примеры реакций получения сложных эфиров. Как называется такая реакция?

3. Где применяются сложные эфиры?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/chemistry/10-klass/karbonilnye-soedineniya-karbonovye-kisloty/proizvodnye-karbonovyh-kislot-slozhnye-efiry

Сложные эфиры – характеристика, классификация и примеры соединений

Cложные эфиры

Квалифицированные физики активно используют в своей работе номенклатуру. Химические свойства эфиров отличаются тем, что эти жидкости обладают весьма приятным запахом. Они широко распространены в природе.

Кислоты обязательно присутствуют в растениях и фруктах, за счёт чего их запах всегда привлекает животных, насекомых. Многочисленные исследования показали, что эти вещества присутствуют даже в коре деревьев.

Эксперты отмечают, что в известных всем растениях присутствуют следующие масляные эфиры:

Благодаря этому можно понять, что такие вещества являются производными различных ароматических кислот и спиртов. А вот привычные всем фрукты могут похвастаться довольно простым составом.

Универсальные изомеры высших одноосновных групп являются основой природных восков, которые абсолютно не растворяются в воде. Такие вещества сложно правильно формовать в нагретом состоянии. Эксперты активно используют животный воск (ворвань, содержащийся в черепной коробке кашалота). Качественное расщепление СЭ под воздействием обычной воды называется обратным процессом (гидролиз).

Составляющие элементы

Традиционная полярность всех рассматриваемых химических связей в молекулах (СЭ) абсолютно аналогична традиционным связям в кислотах карбоновой группы. Характерным отличием считается полное отсутствие активного водорода, на месте которого всегда расположен специфический остаток. На небольшой частице углерода расположился электрофильный центр. Такой эффект высоко ценится экспертами.

Классическая электрофильность вместе с базовыми химическими показателями пропилацетата определяется специалистами по типу строения остатка из углеводорода, который занял место в большой карбоксильной категории.

Своевременная реакционная способность существенно возрастает в том случае, если рассматриваемый радикал образует высококачественную сопряжённую систему. Например, в виниловых, а также акриловых эфирах. Структурный гидролиз СЭ — обратимая реакция.

Для смещения равновесия в сторону продуктов взаимодействия его проводят в щелочной среде.

Ключевые нюансы

Для правильного оформления СЭ была разработана универсальная формула. Само название вещества состоит из двух основных фраз.

В качестве основного радикала используется сам этанол, после чего к нему обязательно добавляют наименование кислоты.

За счёт этого экспертам удалось создать следующие названия: изопропилметаноат, пропилметаноат, мелпропионат, этилацетат, этилбутират.

Качественная выработка пропилформиата не всегда основана на синтезе. В большинстве случаев эти вещества присутствуют в природе, так как являются составной частью масел многих растений. Например, уксусноизоамиловый эфир, который больше известен под названием «грушевая эссенция».

Распространённые эфиры глицерола и аналогичных жирных кислот высшей группы представлены специфическими химическими основами масел и жиров.

Но, несмотря на этот факт, отдельные категории изопропилацетата химикам приходится синтезировать в лабораторных условиях.

Это касается тех случаев, когда вещества встречаются редко либо находятся в ограниченном количестве. Эксперты самостоятельно устраняют все возникающие сложности.

Для электрофикации (синтеза) между распространёнными карбоновыми кислотами и спиртами нужен подходящий катализатор. Для этого специалисты могут использовать концентрированную серную кислоту.

При правильном использовании она быстро активирует молекулы карбона. Итоговая скорость во многом зависит от того, с какими именно атомами углерода будет связана большая группа ОН.

Огромное значение играет химическая природа спирта и кислоты, а также действующая структура углеводородной цепи.

Традиционная классификация

Специалисты выделяют из общего списка фруктовые эфиры. Этот материал представлен жидкостью с приятным ароматом. Одна молекула вмещает в себе не больше восьми атомов углерода.

Добывают их из карбоновых кислот и спиртов. Эфиры с нежным цветочным запахом получают с помощью ароматического этила.

Воски представлены твёрдыми компонентами, в состав которых может входить от 10 до 50 атомов С.

Немного иная ситуация с жирами. В их состав может входить максимум двадцать атомов. Стоит отметить, что консистенция жиров может быть жидкой или твёрдой. По своим физическим свойствам сложные эфиры минеральных кислот могут быть маслянистыми жидкостями. В некоторых случаях встречаются твёрдые вещества.

Экспертная оценка

Номенклатура получения сложных эфиров создаётся традиционным образом: первым делом указывается обширная группа R, которая присоединена к кислоте. Только после этого прописывается название кислоты с обязательной частицей «АТ». В формулах фрагменты молекул и соответствующие им названия обозначаются одним оттенком, чтобы в дальнейшем не запутаться.

СЭ эксперты рассматривают как продукты специфической реакции между этилом и кислотой. Например, бутилпропионат можно расценивать как результат взаимодействия классического бутанола и пропионовой кислоты. В каждом случае действуют свои нюансы уравнения характеристик.

Большое количество СЭ представлено в виде прочных кристаллов либо жидкости с тонким приятным запахом.

Чаще всего температура их закипания гораздо ниже, чем у похожих по значению небольших молекулярных масс карбоновых веществ. За счёт этого происходит уменьшение классических взаимодействий.

Такой эффект также можно объяснить тем, что между соседними молекулами отсутствуют распространённые водородные связи.

Физические и химические свойства зависят от базовых особенностей строения отдельных мелких частиц. В главной роли выступает карбоновая кислота и спирт, из которых образованы молекулы.

Именно поэтому эксперты делят сложные эфиры на три базовые категории:

  1. Воски.
  2. Жиры.
  3. Эфиры различных фруктов.

Стоит отметить, что животные жиры являются своеобразными глицеридами непредельных карбоновых кислот, а вот растительные — предельных микроэлементов.

Сферы применения

Сложные эфиры активно используются в косметологии, парфюмерии, для изготовления искусственных волокон, лаков, краски, клея, а также пищевых добавок. Метилпропионаты служат базовым компонентом в производстве многочисленных медикаментозных препаратов.

Так как уксусные эфиры хорошо смешиваются со многими веществами органического происхождения, итоговый материал может использоваться как растворитель для краски и лака. Классический этилацетат и этилформиат является незаменимыми в современной промышленности.

Специалисты используют их для быстрого растворения лаков на основе целлюлозы.

Поливинилацетатные смолы, а также клей невозможно получить без винилацетата. Если СЭ основаны на низшем метилацетате и кислотах, то их применяют в большой пищевой промышленности. С их помощью эксперты создают фруктовую эссенцию.

Ароматические спирты нашли своё применение в парфюмерии (это духи, мыло, кремы). Стоит отметить, что СЭ являются базовым компонентом в сфере изготовления резины, пластмассы.

Эксперты научились использовать эти вещества в качестве пластификаторов.

Из стандартных восков изготавливают:

  • Многофункциональные смазки.
  • Политуры.
  • Средства пропитки для бумаги, а также кожи.
  • Лекарственные препараты и мази.
  • Косметику.

Промышленная категория

Многофункциональный бутилацетат хорошо зарекомендовал себя как высокоэффективный растворитель. После универсальной обработки средство может принимать вид некоторых лекарств, отдушек, а также препарата для дубления кожи.

Немного иная картина с полисорбатом-80, который основан на натуральном оливковом масле.

Это классический растворитель, специфический эмульгатор, промышленный модификатор показателя вязкости, смазка технического назначения, неионогенный ПАВ, стабилизатор, а также увлажнитель.

Твин-80 входит в состав универсальных растворов, которые предназначены для смазки и охлаждения.

Если производство оборудовано необходимой техникой, тогда профессионалы изготавливают продукцию пищевого, масштабного косметического, промышленного сельскохозяйственного, бытового и даже технического назначения. Эфир выгодно отличается тем, что он может превращать смесь обычной воды и масла в своеобразную эмульсию.

Использование в медицине

Ещё в начале XX века, когда эксперты только начинали работать с органическим синтезом, фармакологи смогли испытать и синтезировать много сложных эфиров.

За счёт этого они стали основой медикамента Валидол, Салол.

В качестве обезболивающего и местно-раздражающего вещества был выпущен эффективный метилсалацетат, который сегодня практически вытеснен с обихода более результативными средствами.

Благодаря своим химическим свойствам малоновый эфир активно используется в традиционном синтезе для получения гетероциклических соединений, карбоновых и аминокарбоновых кислот. Диоктилфталат действует как репеллент.

Базовые химические данные

В природных условиях СЭ могут длительное время оставаться жидкими и абсолютно бесцветными, с фруктовым или же цветочным ароматом. Они также могут быть твёрдыми и пластичными, но без характерного запаха.

Чем длиннее рабочая цепь углеводородного радикала, тем тверже и прочнее само вещество. Во время многочисленных исследований специалистам удалось определить, что эфиры практически не водорастворимые.

В категорию исключений входит только органическое вещество. Эфиры горючие.

Сложные компоненты вступают в реакцию с обычным аммиаком, из-за чего образуются амиды.

Аналогичная ситуация наблюдается с водородом, но в результате удаётся превратить жидкие масла растительного происхождения в твёрдые маргарины.

Если правильно выполнить гидролиз, то эфир разложится на кислоту и бутановый спирт. Такие манипуляции в кислотной среде приводят к возникновению специфической соли.

Новичкам нужно заполнить тот факт, что метилэтаноаты органических кислот относятся к категории малотоксичных компонентов. Длительное их использование может оказывать на человека дурманящее воздействие. Но, несмотря на это, такие эфиры относятся ко второму и третьему классу опасности.

Применение некоторых сложных реактивов на производстве должно всегда сопровождаться использованием специальных средств защиты для дыхательных путей и глаз. Чем больше будет фактическая длина молекулы, тем она опаснее.

Эфиры из категории неорганических фосфорных кислот являются ядовитыми абсолютно для всего живого.

В организм человека СЭ могут проникать через кожные покровы и органы дыхания.

Распространёнными симптомами острого отравления является нарушение и возбуждение координации движений с полным или частичным угнетением нервной системы.

Регулярное воздействие может спровоцировать появление различных болезней почек, печени, сердечно-сосудистой системы. Проведёнными исследованиями было доказано, что нарушается формула крови.

Источник: https://nauka.club/khimiya/slozhnye-efiry.html

Сложные эфиры — понятие, свойства, применение

Cложные эфиры

  • В прошлой статье мы рассказывали о простых эфирах, а сейчас поговорим о сложных. Сложные эфиры широко распространены в природе. Сказать, что сложные эфиры играют большую роль в жизни человека — ничего не сказать. Мы сталкиваемся с ними, когда нюхаем цветок, обязанный ароматом простейшим сложным эфирам. Подсолнечное или оливковое масло — это тоже сложный эфир, но уже высокомолекулярный — также, как и животные жиры. Мы моемся, моем и стираем средствами, которые получают химической реакцией переработки жиров, то есть сложных эфиров. Еще они используются в самых разных областях производства: с их помощью делают лекарства, краски и лаки, духи, смазки, полимеры, синтетические волокна и многое, многое другое.Сложные эфиры — органические соединения на основе кислородосодержащих органических карбоновых или неорганических кислот. Структуру вещества можно представить как молекулу кислоты, в которой атом Н в гидроксиле ОН— замещен углеводородным радикалом.Получают сложные эфиры в результате реакции кислоты и спирта (реакция этерификации).

    Классификация

    — Фруктовые эфиры — жидкости с фруктовым запахом, молекула содержит не более восьми атомов углерода. Получают из одноатомных спиртов и карбоновых кислот. Эфиры с цветочным запахом получают с помощью ароматических спиртов.— Воски — твердые вещества, содержат в молекуле от 15 до 45 атомов С.— Жиры — содержат в молекуле 9-19 атомов углерода. Получают из глицерина (трехатомного спирта) и высших карбоновых кислот. Жиры могут быть жидкими (растительные жиры, называемые маслами) и твердыми (животные жиры).— Сложные эфиры минеральных кислот по своим физическим свойствам тоже могут быть как маслянистыми жидкостями (до 8 атомов углерода), так и твердыми веществами (от девяти атомов C).

Свойства

В нормальных условиях сложные эфиры могут быть жидкими без цвета, с фруктовым или цветочным запахом, или твердыми, пластичными; как правило, без запаха. Чем длиннее цепочка углеводородного радикала, тем тверже вещество. Почти неводорастворимы. Хорошо растворяются в органических растворителях. Горючи.

Вступают в реакции с аммиаком с образованием амидов; с водородом (именно эта реакция превращает жидкие растительные масла в твердые маргарины).

В результате реакции гидролиза разлагаются на спирт и кислоту. Гидролиз жиров в щелочной среде приводит к образованию не кислоты, а ее соли — мыла.

Сложные эфиры органических кислот малотоксичны, оказывают на человека наркотическое воздействие, в основном относятся ко 2-му и 3-му классу опасности. Некоторые реактивы на производстве требуют использования специальных средств защиты для глаз и дыхания. Чем больше длина молекулы эфира, теми он токсичнее. Эфиры неорганических фосфорных кислот ядовиты.

В организм вещества могут попадать через органы дыхания и кожу. Симптомами острого отравления служат возбуждение и нарушенная координация движений с последующим угнетением ЦНС. Регулярное воздействие может привести к болезням печени, почек, сердечно-сосудистой системы, нарушениям формулы крови.

Применение

— В органическом синтезе.— Для производства инсектицидов, гербицидов, смазок, пропиток для кожи и бумаги, моющих средств, глицерина, нитроглицерина, олиф, масляных красок, синтетических волокон и смол, полимеров, оргстекла, пластификаторов, реагентов для обогащения руд.

— Как добавка к моторным маслам.

— В синтезе парфюмерных отдушек, пищевых фруктовых эссенций и косметических ароматизаторов; лекарственных средств, например, витаминов А, Е, В1, валидола, мазей.

— Как растворители красок, лаков, смол, жиров, масел, целлюлозы, полимеров.

В ассортименте магазина «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить востребованные сложные эфиры, в том числе бутилацетат и Твин-80.

Бутилацетат

Применяется как растворитель; в парфюмерной промышленности для изготовления отдушек; для дубления кож; в фармацевтике — в процессе изготовления некоторых лекарств.

Твин-80

Он же полисорбат-80, полиоксиэтилен сорбитан моноолеат (основан на сорбите оливкового масла). Эмульгатор, растворитель, техническая смазка, модификатор вязкости, стабилизатор эфирных масел, неионогенный ПАВ, увлажнитель.

Входит в состав растворителей и смазочно-охлаждающих жидкостей. Используется для производства продукции косметического, пищевого, бытового, сельскохозяйственного, технического назначения.

Обладает уникальным свойством превращать смесь воды и масла в эмульсию.

Источник: https://pcgroup.ru/blog/slozhnye-efiry-ponyatie-svojstva-primenenie/

Эфиры сложные

Cложные эфиры

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ Эфиры сложные, продукты замещения атомов водорода групп ОН в минер. или карбоновых к-тах на углеводородные радикалы. Для многоосновных к-т различают полные и кислые эфиры (напр., ROSO2OR' и ROSO2OH, ROCOCH2COOR' и ROCOCH2COOH соотв., где R, R' – алкил, арил, гетерил).

Строение эфиров сложных может быть представлено двумя резонансными структурами:

Эфирная группировка планарна или близка к планарной: простая связь С — О (структура I) имеет конформацию с цисоидным расположением карбонильной двойной связи и связи О — R. Длина связи С = О в разл. эфирах сложных 0,119-0,122 нм, связи С — О 0,131-0,136 нм, углы ОСО 122-126°, СОС 113-118°.

По номенклатуре ИЮПАК названия эфиров сложных производят от назв. апкильной или арильной группы гидроксильного компонента и названия к-ты путем замены окончания “овая” на суффикс “ат”, напр.: C2H5COOC2H5 – этилпропионат, CH3OSO2OH – метилсульфат. Нек-рые эфиры сложные имеют тривиальные названия.

Эфиры сложные- главная составная часть жиров, восков, спермацета; входят в состав мн. эфирных масел.

Физические свойства. Эфиры сложные низших карбоновых к-т и простейших спиртов – бесцв. летучие жидкости, часто с приятным фруктовым запахом; эфиры сложные высших карбоновых к-т – твердые бесцв. в-ва, почти лишенные запаха. Низшие эфиры сложные минер.

к-т (алкилсульфиты, алкилсульфаты, алкилбораты) – маслянистые жидкости с приятным запахом; алкилсульфаты, начиная с С9Н17,- твердые соед. Т-ры кипения эфиров сложных низших спиртов ниже, чем соответствующих к-т; т-ры кипения сульфитов обычно ниже, чем сульфатов. Эфиры сложные плохо раств. в воде, хорошо – в орг. р-рителях, обладают значит.

дипольным моментом ( 5,67 х 10-30-6,66 х 10-30 Кл х м).
В ИК спектрах эфиров сложных присутствуют характеристич. полосы в области 1750-1700 см-1 (валентные колебания группы С = О) и 1275-1050 см-1 (валентные колебания группы С — О). В УФ спектрах наблюдаются слабые полосы при 195-210 нм переход); дляненасыщ.

эфиров сильные полосы при 210 нм-переход), по мере увеличения ненасыщенности полоса сдвигается в длинноволновую область. В спектрах ПМР хим. сдвиг 3,7-4,1 м. д. (Н-атом спиртового остатка) и 2-2,2 м. д. (Н-атом кислотного остатка).

Химические свойства. Большинство р-ций эфиров сложных связано с нуклеоф. атакой по карбонильному атому углерода и замещением алкоксигруппы:

Гидролиз эфиров сложных протекает как в кислой (минер. к-ты), так и в щелочной среде [водные или спиртовые р-ры NaOH, КОН, а также Ва(ОН)2, Са(ОН)2]:

Кислотный гидролиз – обратимый процесс, щелочной -практически необратим, т. к. карбоксилат-анион RCOO- не м. б. атакован нуклеофилом. Скорость гидролиза увеличивается с повышением т-ры и с увеличением мол. массы эфира. Многие эфиры сложные (гл. обр.

жиры) гидролизуются под действием ферментов.
При взаимод. эфиров сложных со спиртами происходит переэтерификация (см. ниже); кат.- H2SO4 или сухой НС1 либо алкоголят-ион. Аммонолиз и аминолиз эфиров сложных приводит соотв.

к амидам RCONH2 и N-замещенным амидам RCONR'R”; катализаторами служат чаще всего NH4C1 или СН3ОК, р-рителями – диэтиловый эфир, бензол или сам амин (для ароматич. аминов). Низкомол. эфиры сложные реагируют с NH3 при комнатной т-ре, высокомол.- при повышенных т-ре и давлении.

Иногда аммонолиз проводят при низкой т-ре, чтобы избежать побочных р-ций, напр.:

Особенно легко протекает внутримол. аминолиз; напр.,аминоэфиры циклизуются уже при комнатной т-ре, давая пирролидоны:

При взаимод. эфиров сложных с NH2OH образуются гидроксамовые к-ты RCONHOH, с гидразином – гидразиды RCONHNH2, с ацеталями или карбоновыми к-тами в присут. минер, к-т происходит обменная р-ция (см. Ацидолиз).
Р-ции эфиров сложных с реактивами Гриньяра и др. металлоорг. соед. приводят к образованию третичных спиртов (за исключением фэрмиатов, к-рые дают вторичные спирты):

Эфиры сложные вступают в сложноэфирную конденсацию с соед., содержащими активную метиленовую группу (см. Клайзена конденсация), диэфиры двухосновных к-т претерпевают внутримол. конденсацию (см.

Дикмана реакция).

Эфиры сложные, образующие стабильные карбанионы и не проявляющие тенденции к самоконденсации, легко алкилируются; нек-рые из таких эфиров вступают в р-ции с разрывом связи алкил-кислород, напр.:

Эфиры сложные минер. и фторзамещенных карбоновых к-т алкилируют разл. соед. в щелочной среде, напр.:

При т-ре выше 300 °С эфиры сложные разлагаются с образованием алкенов, пиролиз ацетатов проводят в газовой фазе при 500-600 °С:

Пиролиз эфиров сложных жирных к-т в присут. нек-рых металлов (Mg, Zn) или их оксидов приводит к кетонам:

Бензоаты и оксалаты разлагаются при более низких т-рах в жидкой фазе.
Эфиры сложные устойчивы к действию окислителей. Восстановление эфиров сложных (Na в этаноле, LiAlH4, A1H3 и др.

) приводит к альдегидам, но обычно восстановление идет дальше – до первичного спирта: Каталитич. гидрирование эфиров сложных в присут. хромата (III) меди при т-ре 200-300 °С и давлении 10-30 МПа – пром. способ получения спиртов. При восстановлении эфиров алифатич.

моно- и дикарбоновых к-т Na в кипящем ксилоле образуются ацилоины (см. Ацилоиновая конденсация).

Получение. Наиб. широко применяют этерификацию – взаимод. спиртов с к-тами: RCOOH + R'OHRCOOR' + H2O. Это – обратимая р-ция, в к-рой положение равновесия зависит от природы и кол-ва к-ты и спирта и характеризуется равновесной концентрацией продуктов этерификации (т. наз.

предел этерификации), напр. при эквимол. соотношении СН3СООН и C2H5OH равновесие устанавливается, когда ~2/3 к-ты и спирта превращается в эфир.

На скорость достижения предела этерификации влияют т-ра и катализаторы (сильные к-ты и их ангидриды, арилсульфоновые к-ты, кислые соли и кислые катионообменные смолы). Для повышения выхода воду из реакц. среды удаляют азеотропной дистилляцией. Легче всего этерифицируются первичные спирты, наиб.

трудно – третичные.
Этерификацией наз. также методы получения эфиров сложных ацилированием спиртов, алкилированием к-т диазоалканами либо солей алкилгалогенидами.

Другой распространенный способ получения эфиров сложных – переэтерификация – замена одного спиртового или кислотного остатка в молекуле эфира сложного на другой. Осуществляют р-цию взаимод. эфиров сложных со спиртами, карбоновыми к-тами или др. эфирами сложными в присут. алкоголятов, щелочей, НС1, BF3, солей нек-рых металлов, напр.:

Равновесие смещают вправо путем отгонки более летучих спирта, к-ты или эфира. Метод используют для получения эфиров сложных, к-рые нельзя получить этерификацией, напр. виниловые или изопропиловые эфиры высших к-т.
Эфиры сложные образуются также кислотным алкоголизмом нитрилов (кат.

– H2SO4, HC1, n-толуолсульфокислота; р-ция 1); алкилированием карбоксилат-анионов (к-т или их солей) алкилгалогенидами, алкенами в присут. катализаторов (2,3); из альдегидов по Тищенко реакции; метиловые эфиры – р-цией к-т с диазометаном (4); эфиры минер. к-т – взаимод.

последних, а также их галогенангадридов со спиртами или фенолами (5,6) либо минер. к-т с олефинами (7):

Для получения эфиров сложных

Эфиры сложные высших дикарбоновых к-т получают из солей кислых эфиров дикарбоновых к-т в условиях электрохим. р-ции Кольбе:

2ROOC(CH2)nCOONa ROOC(CH2)2nCOOR

Эфиры сложные серной и фосфорной к-т образуются при окислении соответствующих сульфитов и фосфитов.

Определение. Для обнаружения эфиров сложных используют их р-цию с гидроксиламином: образующиеся гидроксамовые к-ты дают с FеС13 характерное красное окрашивание, для определения -кислотное число и эфирное число, а также методы хроматографии.

Применение. Эфиры сложные- р-рители, пластификаторы, экстрагенты, лек. средства (напр., нитроглицерин), сырье для синтеза полимеров (напр., метилметакрилат) и фармацевтич. препаратов (напр., производных салициловой к-ты).

Эфиры сложные серной к-ты используют как алкилирующие агенты; эфиры сложные фосфорной к-ты – инсектициды, флотореагенты, присадки к маслам; низшие эфиры сложные карбоновых к-т применяют в парфюмерии и пищ. пром-сти.
См.

также Ацетоуксусный эфир, Винилацетат, Глицериды, Метилметакрилат, Этилацетат и др.

Лит.: Вейганд-Хильгетаг, Методы эксперимента в органической химии, пер. с нем., М., 1968; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 4, М., 1983, с. 288-388; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 9, N. Y., 1980, p. 311-37.

Л. Н. Максимова.
АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ Еще по теме:

  • СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ – химическая энциклопедия

Источник: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5451.html

Vse-referaty
Добавить комментарий