Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простые эфиры

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

[предыдущий раздел][содержание][следующий раздел]

Простые эфиры

НОМЕНКЛАТУРА

Согласно тривиальной номенклатуре простые эфиры называют по радикалам, связанным с атомом кислорода, добавляя слово “эфир”.

По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматривают как алкоксиалканы. Корень слова определяет самая длинная алкильная группа.

Простые эфиры относятся к числу малореакционноспособных веществ и стабильны по отношению ко многим реагентам, но они чувствительны по отношению к кислороду и легко образуют взрывчатые гидроперекиси, которые являются причиной взрыва при неосторожном обращении.

[предыдущий раздел]

[содержание][следующий раздел]

2.ПОЛУЧЕНИЕ ПРОСТЫХ ЭФИРОВ

Существует три общих метода получения простых эфиров: межмолекулярная дегидратация спиртов, алкоксимеркурирование алкенов и реакция Вильямсона.

А. Межмолекулярная дегидратация спиртов

Это наиболее старый способ получения простых эфиров пригоден для получения симметричных простых эфиров из неразветвленных первичных спиртов.

Третичные спирты в этих условиях образуют алкены в результате внутримолекулярной дегидратации. Межмолекулярная дегидратация имеет крайне ограниченное применение в практике. В промышленности этим способом получают диэтиловый, дибутиловый и ряд простейших эфиров,

Б. Алкоксимеркурирование алкенов

Алкоксимеркурирование алкенов по существу аналогично оксимеркурированию, где роль “внешнего” нуклеофильного агента выполняет спирт, который используют в качестве растворителя. Для получения эфиров, содержащих третичную или вторичную алкильную группу в качестве электрофильного агента целесообразно использовать трифторацетат ртути.

Демеркурирование осуществляет с помощью боргидрида натрия. Суммарный результат соответствует присоединению спирта по двойной связи алкена в соответствии с правилом Марковникова.

[предыдущий раздел]

[содержание][следующий раздел]

Синтез простых эфиров по Вильямсону

Синтез простых эфиров по Вильямсону заключается во взаимодействии алкилгалогенидов с алкоголятами щелочных металлов. По существу реакция Вильямсона представляет собой классический пример SN2 замещения у насыщенного атома углерода.

Так можно получать как симметричные, так и несимметричные эфиры.

Эта старая реакция неожиданно обрела второе рождение после открытия нового класса простых эфиров-краун-эфиров. Краун-полиэфирами называют макроциклические полиэфиры, содержащие несколько атомов кислорода в цикле. В названиях краун-эфиров первая цифра указывает на размер цикла, а вторая определяет число атомов кислорода в цикле.

Первый краун-полиэфир – дибензо-18-краун-6 был получен в 1967 году с помощью реакции Вильямсона между динатриевой солью пирокатехина и бис-“-хлорэтиловым эфиром.

Другие краун-полиэфиры получают при конденсации дигалогенидов или дисульфонатов с дианионами диолов. В качестве примеров приведем синтез 18-краун-6 – наиболее важного из краун-эфиров и 24-краун-8.

Краун-полиэфиры образуют стабильные комплексы с катионами непереходных и переходных металлов.

Стабильность этих комплексов зависит от соответствия диаметра катиона размеру полости кольца, а также от координационного числа катиона металла.

Комплексообразование краун-полиэфиров, их сернистых и азотных аналогов, а также полициклических краун-соединений- так называемых криптандов с катионами металлов составляет самостоятельный раздел современной аналитической химии.

[предыдущий раздел]

[содержание][следующий раздел]

III. СВОЙСТВА ПРОСТЫХ ЭФИРОВ

В химическом отношении простые эфиры характеризуются высокой инертностью по отношению ко многим реагентам, особенно основной природы. Они не расщепляются металлоорганическими соединениями, гидридами и амидами щелочных металлов, а также комплексными гидридами бора и алюминия.

Простые эфиры практически незаменимы в качестве растворителей при получении магнийорганических и других металлоорганических соединений, а также для реакций восстановления алюмогидридами и его производными. Сольватирующая способность эфиров как растворителей основана на их свойствах жестких оснований Льюиса.

Эфиры образуют очень прочные комплексы с жесткими кислотами Льюиса – BF3, AlBr3, AlR3, SbCl5, SbF5, SnCl4, ZnCl2 и т.д. состава 1:1 или 2:1.

Как основания Льюиса простые эфиры образуют комплексы с галогенами, в которых эфир играет роль донора, а галоген акцептора. Раствор иода в эфире окрашен в коричневый цвет в отличие от фиолетовой окраски иода в растворах в алканах.

Сдвиг максимума поглощения при комплексообразовании позволяет оценить прочность комплекса. Кроме того в ультрафиолетовой области появляется новая полоса поглощения, называемой полосой переноса заряда. Такие комплексы получили название комплексов с переносом заряда (КПЗ). Эфиры образуют соли триалкилоксония при взаимодействии с очень сильными алкилирующими агентами.

Триэтилоксонийборфторид легко получается при взаимодействии эфирата трехфтористого бора с эпихлоргидрином в абсолютном эфире.

В настоящее время соли триалкилоксония получают при взаимодействии простых эфиров с алкилтрифлатами или алкилфторсульфонатами. Катион триалкилоксония – сильнейший алкилирующий агент почти для любого, даже слабого нуклеофильного агента.

На способности простых эфиров давать соли оксония основаны способы расщепления простых эфиров под действием бромистоводородной или иодистоводородной кислот, а также тригалогенидов бора.

[предыдущий раздел]

[содержание][следующий раздел]

1. Кислотное расщепление простых эфиров

Простые эфиры расщепляются при нагревании до 120-150о с концентрированными водной 48% HBr или HI. В столь же жестких условиях расщепляются простые эфиры фенолов.

Однако эфиры, содержащие третичную алкильную группу, расщепляются очень легко.

Кислотное расщепление простых эфиров следует рассматривать как реакцию нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода. В зависимости от природы алкильных групп, связанных с кислородом, реализуется либо SN1, либо SN2- механизмы.

Если эфир содержит первичные или вторичные алкильные группы, реализуется SN2- механизм, в котором бромид- или иодид-ион атакует протонированную форму эфира по менее замещенному атому углерода.

В этом случае расщепление отличается высокой региоселективностью и, как правило, образуется только один их двух возможных спиртов (вторичный) и первичный алкилгалогенид.

Хлорид- и фторид-ионы в воде сильно сольватированы за счет водородных связей и обладают недостаточной нуклеофильностью для кислотного расщепления простых эфиров по SN2- механизму.

Простые эфиры с третичной алкильной, бензильной или аллильной группами реагируют по SN1- механизму с образованием карбокатиона в качестве интермедиата. Эти реакции идут в мягких условиях, а в качестве кислотного агента можно использовать трифторуксусную кислоту.

В препаративном отношении гораздо более удобными реагентами для расщепления эфиров являются BCl3 или BBr3. В этих случаях расщепление проходит уже при -20оС. Это особенно необходимо при наличии других функциональных групп или тогда, когда возможна изомеризация углеродного скелета.

[предыдущий раздел]

[содержание][следующий раздел]

2.Радикальные реакции простых эфиров

Подобно алканам простые эфиры вступают в реакции радикального замещения, однако галогенирование эфиров отличается региоселективностью и осуществляется в a-положение по отношению к атому кислороду. Столь высокая региоселективность галогенирования объясняется относительной стабильностью радикала

где неспаренный электрон на 2р-орбитали перекрывается с неподеленной парой 2р-электронов атома кислорода.

Атом галогена в a-галогензамещенных эфирах легко замещается под действием различных нуклеофилов, например:

Простые эфиры проявляют повышенную склонность к автоокислению в присутствии кислорода с образованием перекисей. Эта реакция протекает по цепному радикальному механизму.

Аутоокисление эфиров представляет большую опасность при работе с эфирами, поскольку гидроперекиси, накапливающиеся при перегонке, могут детонировать при слабом нагреве. Поэтому они должны быть тщательно удалены из любого простого эфира до перегонке с помощью восстановителей: солей железа (II) или олова (II).

[предыдущий раздел][содержание][следующий раздел]

Источник: http://www.chem.msu.su/rus/teaching/brusova/5.html

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Понятие простых эфиров, их сущность и особенности, общая формула, характеристика и химические свойства, образование названий. Отличительные черты циклических эфиров, причины их распространения и сферы использования. Представления и межфазном катализе.

Дисциплина:Химия
Вид работы:реферат
Язык:русский
Дата добавления:4.02.2009
Размер файла:95 Kb
1817
Загрузок:10
Все приложения, графические материалы, формулы, таблицы и рисунки работы на тему: Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров (предмет: Химия) находятся в архиве, который можно скачать с нашего сайта.Приступая к прочтению данного произведения (перемещая полосу прокрутки браузера вниз), Вы соглашаетесь с условиями открытой лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0).

ВВЕДЕНИЕ

Простыми эфирами (этерами) называют соединения общей формулы ROR'. По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматриваются как алкоксиалканы. При этом больший радикал считается основным. Для простых эфиров чаще, чем для других классов соединений, применяется радикально-функциональная номенклатура.

В этом случае названия образуют из названий радикалов R и R', связанных с атомом кислорода, добавляя слово “эфир”: или или этоксиэтан 2-метокси-2-метилпропан(диэтиловый эфир) (трет-бутилметиловый эфир, ТБМЭ) Хорошими протонными растворителями для проведения реакций являются целлозольв и метилцеллозольв.

Хорошим растворителем для поведения реакций гидроборирования и для восстановления гидроборатом натрия является диглим.

2-метоксиэтанол 2-этоксиэтанол диэтиленгликольдиэтиловый эфир(метилцеллозольв) (целлозольв) (диглим)Широкое применение находят циклические эфиры: окись этилена тетрагидрофуран тетрагидропиран 1,4-диоксанПростые эфиры имеют ту же геометрию, что и Н2О (Гиллеспи).

Валентный угол С-О-С соответстввует 112о для СН3ОСН3, что близко к тетраэдрическому углу и указывает на sp3-гибридизацию атома кислорода.Молекулы простых эфиров не могут образовывать водородные связи между собой, и поэтому они значительно более летучи, чем спирты с тем же числом атомов углерода.

Плотность эфиров меньше, чем воды. Их растворимость в воде, с которой они могут образовывать водородные связи почти такая же как и у изомерных им спиртов, например, диэтиловый эфир и 1-бутанол растворяются в воде в количестве примерно 8 г на 100 мл воды.

Эфиры химически довольно инертны и поэтому широко используются в качестве растворителей. Многие эфиры имеют приятный запах и используются в парфюмерии.

(а) (б) (в)

(г) (д)

Ответ:

(а) 2-метокси-2-метилпропани (трет-бутилметиловый эфир), (б) 2-метокси-2-метилпропани (трет-бутилэтиловый эфир), (в) транс-2-этоксициклогексанол, (г) метоксиэтен (винилметиловый эфир).

fКраун-эфиры. Представления о межфазном катализе

Краун-эфирами (точнее краун-полиэфирами) называют макроциклические полиэфиры, содержащие несколько атомов кислорода в цикле. Формально их можно рассматривать как продукты циклоолигомеризации окиси этилена. В названиях краун-эфиров первая цифра указывает на размер цикла, а вторая определяет число атомов кислорода в цикле.

Уникальное свойство краун-эфиров состоит в способности образовывать комплексы с солями щелочных металлов. Эти комплексы получаются за счет электростатического взаимодействия.

15-краун-5 18-краун-6 дициклогексан-18-краун-6

Способность к комплексообразованию проявляется уже при синтезе краун-эфиров. Так при обработке гидроксидом калия смеси триэтиленгликоля и получаемого из него дихлорида (хлорекса) их молекулы координируясь располагаются в пространстве таким образом, что становится возможной циклизация:

(28)

хлорекс 18-краур-6

Выход краун-эфиров очень сильно зависит от природы катиона основания. Наиболее высокий выход 18-краун-6-полиэфира достигается при использова-нии алкоголятов калия. Это указывает на то, что катион выполняет роль матри-цы при образовании цикла.

Размер цикла определяется координационным числом катиона щелочного металла.

Координационное число К+ по отношению к кислородсодержащим лигандам равно шести, поэтому катион калия в наибольшей мереэффективен при получении 18-краун-6-полиэфира с шестью атомами кислоро-да в цикле.

Влияние катиона на размер образующегося цикла получило название матричного, или «темплатного», эффекта. Краун-полиэфиры вступают во взаимодействие с катионами типа гость-хозяин:

Краун-полиэфиры образуют стабильные комплексы с катионами переходных и непереходных металлов. Стабильность этих комплексов зависит от соответствия диаметра катиона размеру полости кольца, а также от координационного числа катиона металла.

ион Li+ Na+ K+ Rb+ Mg+ Ca+

диаметр, пм 136 194 266 294 164 286

(пикометр; 1 пм = 10-12 м или 1 пм = 0.01A)

Краун-полиэфиры делают различные соли растворимыми в неполярных растворителях. Такие соли как KF, KCN и CH3COOK могут быть перенесены в апротонные растворители используя каталитические количества 18-краун-6 и эти соли смогут участвовать в реакциях нуклеофильного замещения с органическими субстратами:

(29)

В этих рекциях 18-краун-6 выполняет роль катализатора переноса фазы. Перенос реагента из одной фазы в другую (обычно из жидкой или твердой неорганической в жидкую органическую) называют межфазным катализом, а краун-эфиры – катализаторами межфазного переноса.

Реакции простых эфиров

Простые эфиры относятся к числу малореакционноспособных веществ и стабильны по отношению ко многим реагентам, особенно основной природы. Поэтому они широко используются в качестве растворителей.

Сольватирующая способность эфиров как растворителей основана на их свойствах жестких оснований Льюиса.

Как жесткие основания они образуют прочные комплексы с реактивами Гриньяра, литийорганическими соединениями, содержащими жесткие кислоты, _ катионы магния или лития.

Основные свойства простых эфиров

Поскольку атом кислорода обладает высокой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью, простые эфиры являются слабыми n-основаниями Бренстеда и жесткими основаниями Льюиса.

По этой же причине они способны образовывать оксониевые соли в безводной среде только с сильными кислотами Бренстеда (серной кислотой, галогеноводородами) и взаимодействовать с жесткими кислотами по Пирсону хлоридами алюминия, цинка, олова(IV); трифторидом бора.

Являясь жесткими основаниями Льюиса эфиры образуют очень прочные комплексы с жесткими кислотами Льюиса BF3, AlBr3, AlR3, SbCl5, SbF5, SnCl4, ZnCl2 и т.д. состава 1:1 или 1:2:

Основными свойствами эфиров объясняется их хорошая растворимость в кислотах:

(9)

диэтилоксонийхлорид

(10)

диэтилоксонийтрифторборат

Как основания Льюиса эфиры образуют комплексы с галогенами, в которых эфир играет роль донора, а галоген акцептора пары электронов. Раствор йода в эфире окрашен в коричневый цвет в отличие от фиолетовой окраски йода в алканах.

– +

Такие комплексы получили название комплексов с переносом заряда (КПЗ).

Кислотное расщепление простых эфиров

Под действием галогенводородных кислот эфиры расщепляются через промежуточные оксониевые соли:

(11)

(М 4)

При избытке HBr спирт превращается во вторую молекулу этилбромида:

(12)

избыток

Кислотное расщепление простых эфиров следует рассматривать как типичный случай реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода.

В зависимости от природы алкильных групп, связанных с кислородом, реализуется SN2- или SN1-механизм. Для расщепления требуются сильные кислоты и хорошие нуклеофилы HI (57%) и HBr (48%). Конц.

HCl (38%) наименее эффективна потому что Cl- в воде является более слабым нуклеофилом, чем Br- и I-.

Особенно склонны к расщеплению третичные аллильные и бензильные эфиры. Третичный бутиловый эфир расщепляется соляной кислотой при обычной температуре по механизму SN1:

(13)

Радикальные реакции эфиров

Подобно алканам, простые эфиры вступают в реакцию радикального галогенирования, однако галогенирование эфиров отличается высокой региоселективностью и осуществляется в -положение по отношению к атому кислорода:

(14)

-хлордиэтиловый эфир

Атом хлора в -хлорэфирах очень подвижен и легко замещается.

Эфиры способны окисляться атмосферным кислородом и при долгом стоянии на воздухе в них накапливаются гидроперекиси, например:

(15)

гидроперекись эфира

Перекиси разрушают натрием, солями железа (II) или марганца (II).

Источник: http://referatwork.ru/refs/source/ref-65159.html

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров — allrefers.ru

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров раздел Химия, Введение Простыми эфирами (этерами) на�….

Введение Простыми эфирами (этерами) называют соединения общей формулы ROR По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматриваются как алкоксиалканы. При этом больший радикал считается основным. Для простых эфиров чаще, чем для других классов соединений, применяется радикально-функциональная номенклатура.

В этом случае названия образуют из названий радикалов R и R’, связанных с атомом кислорода, добавляя слово “эфир”: или или этоксиэтан 2-метокси-2-метилпропан (диэтиловый эфир) (трет-бутилметиловый эфир, ТБМЭ) Хорошими протонными растворителями для проведения реакций являются целлозольв и метилцеллозольв.

Хорошим растворителем для поведения реакций гидроборирования и для восстановления гидроборатом натрия является диглим.

2-метоксиэтанол 2-этоксиэтанол диэтиленгликольдиэтиловый эфир (метилцеллозольв) (целлозольв) (диглим) Широкое применение находят циклические эфиры: окись этилена тетрагидрофуран тетрагидропиран 1,4-диоксан Простые эфиры имеют ту же геометрию, что и Н2О (Гиллеспи). Валентный угол С-О-С соответстввует 112о для СН3ОСН3, что близко к тетраэдрическому углу и указывает на sp3-гибридизацию атома кислорода.

Молекулы простых эфиров не могут образовывать водородные связи между собой, и поэтому они значительно более летучи, чем спирты с тем же числом атомов углерода. Плотность эфиров меньше, чем воды.

Их растворимость в воде, с которой они могут образовывать водородные связи почти такая же как и у изомерных им спиртов, например, диэтиловый эфир и 1-бутанол растворяются в воде в количестве примерно 8 г на 100 мл воды.

Эфиры химически довольно инертны и поэтому широко используются в качестве растворителей.

Многие эфиры имеют приятный запах и используются в парфюмерии.

(а) (б) (в) (г) (д) Ответ: (а) 2-метокси-2-метилпропани (трет-бутилметиловый эфир), (б) 2-метокси-2-метилпропани (трет-бутилэтиловый эфир), (в) транс-2-этоксициклогексанол, (г) метоксиэтен (винилметиловый эфир). Краун-эфиры.

Представления о межфазном катализе Краун-эфирами (точнее краун-полиэфирами) называют макроциклические полиэфиры, содержащие несколько атомов кислорода в цикле.

Формально их можно рассматривать как продукты циклоолигомеризации окиси этилена. В названиях краун-эфиров первая цифра указывает на размер цикла, а вторая определяет число атомов кислорода в цикле. Уникальное свойство краун-эфиров состоит в способности образовывать комплексы с солями щелочных металлов.

Эти комплексы получаются за счет электростатического взаимодействия. 15-краун-5 18-краун-6 дициклогексан-18-краун-6 Способность к комплексообразованию проявляется уже при синтезе краун-эфиров.

Так при обработке гидроксидом калия смеси триэтиленгликоля и получаемого из него дихлорида (хлорекса) их молекулы координируясь располагаются в пространстве таким образом, что становится возможной циклизация: (28) хлорекс 18-краур-6 Выход краун-эфиров очень сильно зависит от природы катиона основания. Наиболее высокий выход 18-краун-6-полиэфира достигается при использова-нии алкоголятов калия.

Это указывает на то, что катион выполняет роль матри-цы при образовании цикла.

Размер цикла определяется координационным числом катиона щелочного металла. Координационное число К+ по отношению к кислородсодержащим лигандам равно шести, поэтому катион калия наиболее эффективен при получении 18-краун-6-полиэфира с шестью атомами кислоро-да в цикле.Влияние катиона на размер образующегося цикла получило название матричного, или «темплатного», эффекта.

Краун-полиэфиры вступают во взаимодействие с катионами типа гость-хозяин: Краун-полиэфиры образуют стабильные комплексы с катионами переходных и непереходных металлов.

Стабильность этих комплексов зависит от соответствия диаметра катиона размеру полости кольца, а также от координационного числа катиона металла. ион Li+ Na+ K+ Rb+ Mg+ Ca+ диаметр, пм 136 194 266 294 164 286 (пикометр; 1 пм = 10-12 м или 1 пм = 0.

01Å) Краун-полиэфиры делают различные соли растворимыми в неполярных растворителях.

Такие соли как KF, KCN и CH3COOK могут быть перенесены в апротонные растворители используя каталитические количества 18-краун-6 и эти соли смогут участвовать в реакциях нуклеофильного замещения с органическими субстратами: (29) В этих рекциях 18-краун-6 выполняет роль катализатора переноса фазы. Перенос реагента из одной фазы в другую (обычно из жидкой или твердой неорганической в жидкую органическую) называют межфазным катализом, а краун-эфиры – катализаторами межфазного переноса.

Реакции простых эфиров Простые эфиры относятся к числу малореакционноспособных веществ и стабильны по отношению ко многим реагентам, особенно основной природы. Поэтому они широко используются в качестве растворителей.

Сольватирующая способность эфиров как растворителей основана на их свойствах жестких оснований Льюиса.

Как жесткие основания они образуют прочные комплексы с реактивами Гриньяра, литийорганическими соединениями, содержащими жесткие кислоты катионы магния или лития.

Основные свойства простых эфиров Поскольку атом кислорода обладает высокой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью, простые эфиры являются слабыми n-основаниями Бренстеда и жесткими основаниями Льюиса.

По этой же причине они способны образовывать оксониевые соли в безводной среде только с сильными кислотами Бренстеда (серной кислотой, галогеноводородами) и взаимодействовать с жесткими кислотами по Пирсону  хлоридами алюминия, цинка, олова(IV); трифторидом бора.

Являясь жесткими основаниями Льюиса эфиры образуют очень прочные комплексы с жесткими кислотами Льюиса  BF3, AlBr3, AlR3, SbCl5, SbF5, SnCl4, ZnCl2 и т.д.

состава 1:1 или 1:2: Основными свойствами эфиров объясняется их хорошая растворимость в кислотах: (9) диэтилоксонийхлорид (10) диэтилоксонийтрифторборат Как основания Льюиса эфиры образуют комплексы с галогенами, в которых эфир играет роль донора, а галоген  акцептора пары электронов.

Раствор йода в эфире окрашен в коричневый цвет в отличие от фиолетовой окраски йода в алканах. - + Такие комплексы получили название комплексов с переносом заряда (КПЗ).

Кислотное расщепление простых эфиров Под действием галогенводородных кислот эфиры расщепляются через промежуточные оксониевые соли: (11) (М 4) При избытке HBr спирт превращается во вторую молекулу этилбромида: (12) избыток Кислотное расщепление простых эфиров следует рассматривать как типичный случай реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода.

В зависимости от природы алкильных групп, связанных с кислородом, реализуется SN2- или SN1-механизм.

Для расщепления требуются сильные кислоты и хорошие нуклеофилы HI (57%) и HBr (48%). Конц. HCl (38%) наименее эффективна потому что Cl- в воде является более слабым нуклеофилом, чем Br- и I Особенно склонны к расщеплению третичные аллильные и бензильные эфиры.

Третичный бутиловый эфир расщепляется соляной кислотой при обычной температуре по механизму SN1: (13) Радикальные реакции эфиров Подобно алканам, простые эфиры вступают в реакцию радикального галогенирования, однако галогенирование эфиров отличается высокой региоселективностью и осуществляется в -положение по отношению к атому кислорода: (14) -хлордиэтиловый эфир Атом хлора в -хлорэфирах очень подвижен и легко замещается.

Эфиры способны окисляться атмосферным кислородом и при долгом стоянии на воздухе в них накапливаются гидроперекиси, например: (15) гидроперекись эфира Перекиси разрушают натрием, солями железа (II) или марганца (II).

– Конец работы –

Используемые теги: простые, эфиры, Краун-эфиры, представления, межфазном, катализе, реакции, простых, эфиров0.088

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Источник: https://allrefers.ru/c26/2zp7t/

реферат : Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простыми эфирами (этерами) называют соединения общей формулы ROR'. По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматриваются как алкоксиалканы. При этом больший радикал считается основным.

Для простых эфиров чаще, чем для других классов соединений, применяется радикально-функциональная номенклатура.

В этом случае названия образуют из названий радикалов R и R’, связанных с атомом кислорода, добавляя слово “эфир”:

 или или  

этоксиэтан 2-метокси-2-метилпропан

(диэтиловый эфир) (трет-бутилметиловый эфир, ТБМЭ)

Хорошими протонными растворителями для проведения реакций являются целлозольв и метилцеллозольв. Хорошим растворителем для поведения реакций гидроборирования и для восстановления гидроборатом натрия является диглим.

2-метоксиэтанол 2-этоксиэтанол диэтиленгликольдиэтиловый эфир

(метилцеллозольв) (целлозольв) (диглим)

Широкое применение находят циклические эфиры:

окись этилена тетрагидрофуран тетрагидропиран 1,4-диоксан

Простые эфиры имеют ту же геометрию, что и Н2О (Гиллеспи). Валентный угол С-О-С соответстввует 112о для СН3ОСН3, что близко к тетраэдрическому углу и указывает на sp3-гибридизацию атома кислорода.

Молекулы простых эфиров не могут образовывать водородные связи между собой, и поэтому они значительно более летучи, чем спирты с тем же числом атомов углерода. Плотность эфиров меньше, чем воды.

Их растворимость в воде, с которой они могут образовывать водородные связи почти такая же как и у изомерных им спиртов, например, диэтиловый эфир и 1-бутанол растворяются в воде в количестве примерно 8 г на 100 мл воды.

Эфиры химически довольно инертны и поэтому широко используются в качестве растворителей. Многие эфиры имеют приятный запах и используются в парфюмерии.

 (а)  (б)  (в)

(г)  (д)  

Ответ:

(а) 2-метокси-2-метилпропани (трет-бутилметиловый эфир), (б) 2-метокси-2-метилпропани (трет-бутилэтиловый эфир), (в) транс-2-этоксициклогексанол, (г) метоксиэтен (винилметиловый эфир).


Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе

Краун-эфирами (точнее краун-полиэфирами) называют макроциклические полиэфиры, содержащие несколько атомов кислорода в цикле. Формально их можно рассматривать как продукты циклоолигомеризации окиси этилена. В названиях краун-эфиров первая цифра указывает на размер цикла, а вторая определяет число атомов кислорода в цикле.

Уникальное свойство краун-эфиров состоит в способности образовывать комплексы с солями щелочных металлов. Эти комплексы получаются за счет электростатического взаимодействия.

15-краун-5 18-краун-6 дициклогексан-18-краун-6

Способность к комплексообразованию проявляется уже при синтезе краун-эфиров. Так при обработке гидроксидом калия смеси триэтиленгликоля и получаемого из него дихлорида (хлорекса) их молекулы координируясь располагаются в пространстве таким образом, что становится возможной циклизация:

 (28)

хлорекс 18-краур-6

Выход краун-эфиров очень сильно зависит от природы катиона основания. Наиболее высокий выход 18-краун-6-полиэфира достигается при использова-нии алкоголятов калия. Это указывает на то, что катион выполняет роль матри-цы при образовании цикла.

Размер цикла определяется координационным числом катиона щелочного металла.

Координационное число К+ по отношению к кислородсодержащим лигандам равно шести, поэтому катион калия наиболее эффективен при получении 18-краун-6-полиэфира с шестью атомами кислоро-да в цикле.

Влияние катиона на размер образующегося цикла получило название матричного, или «темплатного», эффекта. Краун-полиэфиры вступают во взаимодействие с катионами типа гость-хозяин:

Краун-полиэфиры образуют стабильные комплексы с катионами переходных и непереходных металлов. Стабильность этих комплексов зависит от соответствия диаметра катиона размеру полости кольца, а также от координационного числа катиона металла.

ион Li+ Na+ K+ Rb+ Mg+ Ca+

диаметр, пм 136 194 266 294 164 286

(пикометр; 1 пм = 10-12 м или 1 пм = 0.01Å)

Краун-полиэфиры делают различные соли растворимыми в неполярных растворителях. Такие соли как KF, KCN и CH3COOK могут быть перенесены в апротонные растворители используя каталитические количества 18-краун-6 и эти соли смогут участвовать в реакциях нуклеофильного замещения с органическими субстратами:

(29)

В этих рекциях 18-краун-6 выполняет роль катализатора переноса фазы. Перенос реагента из одной фазы в другую (обычно из жидкой или твердой неорганической в жидкую органическую) называют межфазным катализом, а краун-эфиры – катализаторами межфазного переноса.

Реакции простых эфиров

Простые эфиры относятся к числу малореакционноспособных веществ и стабильны по отношению ко многим реагентам, особенно основной природы. Поэтому они широко используются в качестве растворителей.

Сольватирующая способность эфиров как растворителей основана на их свойствах жестких оснований Льюиса.

Как жесткие основания они образуют прочные комплексы с реактивами Гриньяра, литийорганическими соединениями, содержащими жесткие кислоты, _ катионы магния или лития.

Основные свойства простых эфиров

Поскольку атом кислорода обладает высокой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью, простые эфиры являются слабыми n-основаниями Бренстеда и жесткими основаниями Льюиса.

По этой же причине они способны образовывать оксониевые соли в безводной среде только с сильными кислотами Бренстеда (серной кислотой, галогеноводородами) и взаимодействовать с жесткими кислотами по Пирсону – хлоридами алюминия, цинка, олова(IV); трифторидом бора.

Являясь жесткими основаниями Льюиса эфиры образуют очень прочные комплексы с жесткими кислотами Льюиса – BF3, AlBr3, AlR3, SbCl5, SbF5, SnCl4, ZnCl2 и т.д. состава 1:1 или 1:2:

Основными свойствами эфиров объясняется их хорошая растворимость в кислотах:

 (9)

                   диэтилоксонийхлорид

 (10)

                  диэтилоксонийтрифторборат

Как основания Льюиса эфиры образуют комплексы с галогенами, в которых эфир играет роль донора, а галоген – акцептора пары электронов. Раствор йода в эфире окрашен в коричневый цвет в отличие от фиолетовой окраски йода в алканах.

d- d+

Такие комплексы получили название комплексов с переносом заряда (КПЗ).

Кислотное расщепление простых эфиров

Под действием галогенводородных кислот эфиры расщепляются через промежуточные оксониевые соли:

 (11)

 (М 4)

При избытке HBr спирт превращается во вторую молекулу этилбромида:

 (12)

избыток

Кислотное расщепление простых эфиров следует рассматривать как типичный случай реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода.

В зависимости от природы алкильных групп, связанных с кислородом, реализуется SN2- или SN1-механизм. Для расщепления требуются сильные кислоты и хорошие нуклеофилы HI (57%) и HBr (48%). Конц.

HCl (38%) наименее эффективна потому что Cl- в воде является более слабым нуклеофилом, чем Br- и I-.

Особенно склонны к расщеплению третичные аллильные и бензильные эфиры. Третичный бутиловый эфир расщепляется соляной кислотой при обычной температуре по механизму SN1:

 (13)

Радикальные реакции эфиров

Подобно алканам, простые эфиры вступают в реакцию радикального галогенирования, однако галогенирование эфиров отличается высокой региоселективностью и осуществляется в a-положение по отношению к атому кислорода:

 (14)

a-хлордиэтиловый эфир

Атом хлора в a-хлорэфирах очень подвижен и легко замещается.

Эфиры способны окисляться атмосферным кислородом и при долгом стоянии на воздухе в них накапливаются гидроперекиси, например:

 (15)

гидроперекись эфира

Перекиси разрушают натрием, солями железа (II) или марганца (II).

Источник: http://twidler.ru/referat/himiya/prostye-efiry-kraun-efiry-predstavleniya-o-356076

Реферат: Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простые эфиры. Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе. Реакции простых эфиров

Простыми эфирами (этерами) называют соединения общей формулы ROR'. По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматриваются как алкоксиалканы. При этом больший радикал считается основным.

Для простых эфиров чаще, чем для других классов соединений, применяется радикально-функциональная номенклатура.

В этом случае названия образуют из названий радикалов R и R’, связанных с атомом кислорода, добавляя слово “эфир”:

илиили

этоксиэтан 2-метокси-2-метилпропан

(диэтиловый эфир) (трет -бутилметиловый эфир, ТБМЭ)

Хорошими протонными растворителями для проведения реакций являются целлозольв и метилцеллозольв. Хорошим растворителем для поведения реакций гидроборирования и для восстановления гидроборатом натрия является диглим.

2-метоксиэтанол 2-этоксиэтанол диэтиленгликольдиэтиловый эфир

(метилцеллозольв) (целлозольв) (диглим)

Широкое применение находят циклические эфиры:

окись этилена тетрагидрофуран тетрагидропиран 1,4-диоксан

Простые эфиры имеют ту же геометрию, что и Н2 О (Гиллеспи). Валентный угол С-О-С соответстввует 112о для СН3 ОСН3 , что близко к тетраэдрическому углу и указывает на sp3 -гибридизацию атома кислорода.

Молекулы простых эфиров не могут образовывать водородные связи между собой, и поэтому они значительно более летучи, чем спирты с тем же числом атомов углерода. Плотность эфиров меньше, чем воды.

Их растворимость в воде, с которой они могут образовывать водородные связи почти такая же как и у изомерных им спиртов, например, диэтиловый эфир и 1-бутанол растворяются в воде в количестве примерно 8 г на 100 мл воды.

Эфиры химически довольно инертны и поэтому широко используются в качестве растворителей. Многие эфиры имеют приятный запах и используются в парфюмерии.

(а) (б) (в)

(г) (д)

Ответ:

(а) 2-метокси-2-метилпропани (трет -бутилметиловый эфир), (б) 2-метокси-2-метилпропани (трет -бутилэтиловый эфир), (в) транс -2-этоксициклогексанол, (г) метоксиэтен (винилметиловый эфир).

Краун-эфиры. Представления о межфазном катализе

Краун-эфирами (точнее краун-полиэфирами) называют макроциклические полиэфиры, содержащие несколько атомов кислорода в цикле. Формально их можно рассматривать как продукты циклоолигомеризации окиси этилена. В названиях краун-эфиров первая цифра указывает на размер цикла, а вторая определяет число атомов кислорода в цикле.

Уникальное свойство краун-эфиров состоит в способности образовывать комплексы с солями щелочных металлов. Эти комплексы получаются за счет электростатического взаимодействия.

15-краун-5 18-краун-6 дициклогексан-18-краун-6

Способность к комплексообразованию проявляется уже при синтезе краун-эфиров. Так при обработке гидроксидом калия смеси триэтиленгликоля и получаемого из него дихлорида (хлорекса) их молекулы координируясь располагаются в пространстве таким образом, что становится возможной циклизация:

(28)

хлорекс 18-краур-6

Выход краун-эфиров очень сильно зависит от природы катиона основания. Наиболее высокий выход 18-краун-6-полиэфира достигается при использова-нии алкоголятов калия. Это указывает на то, что катион выполняет роль матри-цы при образовании цикла.

Размер цикла определяется координационным числом катиона щелочного металла.

Координационное число К+ по отношению к кислородсодержащим лигандам равно шести, поэтому катион калия наиболее эффективен при получении 18-краун-6-полиэфира с шестью атомами кислоро-да в цикле.

Влияние катиона на размер образующегося цикла получило название матричного, или «темплатного », эффекта. Краун-полиэфиры вступают во взаимодействие с катионами типа гость-хозяин :

Краун-полиэфиры образуют стабильные комплексы с катионами переходных и непереходных металлов. Стабильность этих комплексов зависит от соответствия диаметра катиона размеру полости кольца, а также от координационного числа катиона металла.

ионLi+ Na+ K+ Rb+ Mg+ Ca+

диаметр, пм 136 194 266 294 164 286

(пикометр; 1 пм = 10-12 м или 1 пм = 0.01Å)

Краун-полиэфиры делают различные соли растворимыми в неполярных растворителях. Такие соли как KF, KCN и CH3 COOK могут быть перенесены в апротонные растворители используя каталитические количества 18-краун-6 и эти соли смогут участвовать в реакциях нуклеофильного замещения с органическими субстратами:

(29)

В этих рекциях 18-краун-6 выполняет роль катализатора переноса фазы. Перенос реагента из одной фазы в другую (обычно из жидкой или твердой неорганической в жидкую органическую) называют межфазным катализом , а краун-эфиры – катализаторами межфазного переноса.

Реакции простых эфиров

Простые эфиры относятся к числу малореакционноспособных веществ и стабильны по отношению ко многим реагентам, особенно основной природы. Поэтому они широко используются в качестве растворителей.

Сольватирующая способность эфиров как растворителей основана на их свойствах жестких оснований Льюиса.

Как жесткие основания они образуют прочные комплексы с реактивами Гриньяра, литийорганическими соединениями, содержащими жесткие кислоты, _ катионы магния или лития.

Основные свойства простых эфиров

Поскольку атом кислорода обладает высокой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью, простые эфиры являются слабыми n-основаниями Бренстеда и жесткими основаниями Льюиса.

По этой же причине они способны образовывать оксониевые соли в безводной среде только с сильными кислотами Бренстеда (серной кислотой, галогеноводородами) и взаимодействовать с жесткими кислотами по Пирсону – хлоридами алюминия, цинка, олова(IV); трифторидом бора.

Являясь жесткими основаниями Льюиса эфиры образуют очень прочные комплексы с жесткими кислотами Льюиса -BF3 , AlBr3 , AlR3 , SbCl5 , SbF5 , SnCl4 , ZnCl2 и т.д. состава 1:1 или 1:2:

Основными свойствами эфиров объясняется их хорошая растворимость в кислотах:

(9)

диэтилоксонийхлорид

(10)

диэтилоксонийтрифторборат

Как основания Льюиса эфиры образуют комплексы с галогенами, в которых эфир играет роль донора, а галоген – акцептора пары электронов. Раствор йода в эфире окрашен в коричневый цвет в отличие от фиолетовой окраски йода в алканах.

d- d+

Такие комплексы получили название комплексов с переносом заряда (КПЗ).

Кислотное расщепление простых эфиров

Под действием галогенводородных кислот эфиры расщепляются через промежуточные оксониевые соли:

(11)

(М 4)

При избытке HBr спирт превращается во вторую молекулу этилбромида:

(12)

избыток

Кислотное расщепление простых эфиров следует рассматривать как типичный случай реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода.

В зависимости от природы алкильных групп, связанных с кислородом, реализуется SN 2- или SN 1-механизм. Для расщепления требуются сильные кислоты и хорошие нуклеофилы HI (57%) и HBr (48%). Конц.

HCl (38%) наименее эффективна потому что Cl- в воде является более слабым нуклеофилом, чем Br- и I- .

Особенно склонны к расщеплению третичные аллильные и бензильные эфиры. Третичный бутиловый эфир расщепляется соляной кислотой при обычной температуре по механизму SN 1:

(13)

Радикальные реакции эфиров

Подобно алканам, простые эфиры вступают в реакцию радикального галогенирования, однако галогенирование эфиров отличается высокой региоселективностью и осуществляется в a-положение по отношению к атому кислорода:

(14)

a-хлордиэтиловый эфир

Атом хлора в a-хлорэфирах очень подвижен и легко замещается.

Эфиры способны окисляться атмосферным кислородом и при долгом стоянии на воздухе в них накапливаются гидроперекиси, например:

(15)

гидроперекись эфира

Перекиси разрушают натрием, солями железа (II) или марганца (II).

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-119815.html

Vse-referaty
Добавить комментарий