Сложные эфиры

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Содержание         стр. 

 Введение                  -3-

 1. Строение                           -4-

 2. Номенклатура и изомерия                     -6-

 3. Физические свойства и нахождение в природе           -7-

 4. Химические свойства               -8-

 5. Получение                        -9-

 6. Применение               -10-

     6.1 Применение сложных эфиров неорганических кислот       -10-

     6.2 Применение сложных эфиров органических кислот               -12-

 Заключение               -14-

 Использованные  источники информации          -15-

 Приложение               -16- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Введение

    Среди функциональных производных  кислот особое место занимают  сложные эфиры — производные  кислот, у которых кислотный водород заменён на алкильные (или вообще углеводородные) радикалы.

   Сложные эфиры делятся в зависимости  от того, производной 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.

 Цель  моей работы заключается в подробном ознакомлении с таким классом органических соединений, как сложные эфиры и углублённом рассмотрении области применения отдельных представителей этого класса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 1. Строение

 Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот:

 

где R и R' — углеводородные радикалы (в сложных  эфиpax муравьиной кислоты R — атом водорода).

 Общая формула жиров:

 

 где R', R", R"' — углеродные радикалы.

 Жиры  бывают “простыми” и “смешанными”. В состав простых жиров входят остатки одинаковых кислот (т. е. R’ = R" = R'"), в состав смешанных — различных.

 В жирах  наиболее часто встречаются следующие  жирные кислоты:

 Алкановые кислоты

 1. Масляная  кислота СН₃ — (CH₂)₂ — СООН

 2. Капроновая  кислота СН₃ — (CH₂)₄ — СООН

 3. Пальмитиновая  кислота СН₃ — (CH₂)₁₄ — СООН

 4. Стеариновая  кислота СН₃ — (CH₂)₁₆ — СООН

 Алкеновые кислоты

 5. Олеиновая  кислота С₁₇Н₃₃СООН

 СН₃—(СН₂)₇—СН === СН—(СН₂)₇—СООН

 Алкадиеновые кислоты

 6. Линолевая  кислота  С₁₇Н₃₁СООН

 СН₃—(СН₂)₄—СН = СН—СН₂—СН = СН—СООН

 Алкатриеновые кислоты

 7. Линоленовая  кислота С₁₇Н₂₉СООН

 СН₃СН₂СН = CHCH₂CH == CHCH₂CH = СН(СН₂)₄СООН 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2. Номенклатура и изомерия

 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:

 1. Изомерия углеродной цепи начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку — с пропилового спирта, например, этилбутирату изомерны этилизобутират, пропилацетат и изопропилацетат.

 2. 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.

 3. Межклассовая изомерия, например, метилацетату изомерна пропановая кислота.

 Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: изомерия положения кратной связи и цис-, транс-изомерия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 3. Физические свойства и нахождение в природе 

   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. д.

    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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 4. Химические свойства

 1. Реакция  гидролиза, или омыления. Так,  как реакция этерификации является  обратимой, поэтому 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:

 

 2. Реакция  присоединения. Сложные эфиры, имеющие в своем составе непредельную кислоту или спирт, способны к реакциям присоединения.

 3. Реакция  восстановления. Восстановление сложных  эфиров водородом приводит к  образованию двух спиртов:

 

 4. Реакция  образования амидов. Под действием  аммиака сложные эфиры превращаются  в амиды кислот и спирты:

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 5. Получение 

1. Реакция этерификации:

Спирты  вступают в реакции с минеральными и органическими кислотами, образуя  сложные эфиры. Реакция обратима (обратный процесс – гидролиз сложных эфиров).

 

 

Реакционная способность  одноатомных спиртов в этих реакциях убывает от первичных к третичным. 

2. Взаимодействием  ангидридов кислот со спиртами:

 

3. Взаимодействием  галоидангидридов кислот со спиртами:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 6. Применение 

 6.1 Применение сложных эфиров неорганических кислот 

   Эфиры борной кислоты — триалкилбораты — легко получаются нагреванием спирта и борной кислоты с добавкой концентрированной серной кислоты. Борнометиловый эфир (триметилборат) кипит при 65° С, борноэтиловый (триэтилборат) — при 119° С. Эфиры борной кислоты легко гидролизуются водой.

   Реакция с борной кислотой служит для установления конфигурации многоатомных спиртов и была неоднократно использована при изучении Сахаров.

   Ортокремневые эфиры — жидкости. Метиловый эфир кипит при 122° С, этиловый при 156° С. Гидролиз водой проходит легко уже на холоду, но идет постепенно и при недостатке воды приводит к образованию высокомолекулярных ангидридных форм, в которых атомы кремния соединены друг с другом через кислород (силоксановые группировки):

   Эти высокомолекулярные вещества (полиалкоксисилоксаны) находят применение в качестве связующих, выдерживающих довольно высокую температуру, в частности для покрытия поверхности форм для точной отливки металла.

   Аналогично  SiCl₄  реагируют диалкилдихлорсиланы, например ((СН₃)₂SiCl₂, образуя диалкоксильные производные:

   Их гидролиз при недостатке воды дает так называемые полиалкилсилоксаны:

   Они обладают разным (но очень значительным) молекулярным весом и представляют собой вязкие жидкости, используемые в качестве термостойких смазок, а при еще более длинных силоксановых скелетах — термостойкие электроизоляционные смолы и каучуки.

   Эфиры ортотитановой кислоты. Их получают аналогично ортокремневым эфирам по реакции:

  

   Это жидкости, легко гидролизующиеся до метилового спирта и TiO₂ применяются для пропитки тканей с целью придания им водонепроницаемости.

   Эфиры азотной кислоты. Их получают действием на спирты смеси азотной и концентрированной серной кислот. Метилнитрат СН₃ONO₂, (т. кип. 60° С) и этилнитрат C₂H₅ONO₂ (т. кип. 87° С) при осторожной работе можно перегнать, но при нагревании выше температуры кипения или при детонации они очень сильно взрывают.

   Нитраты этиленгликоля и глицерина, неправильно называемые нитрогликолем и нитроглицерином, применяются в качестве взрывчатых веществ. Сам нитроглицерин (тяжелая жидкость) неудобен и опасен в обращении.

   Пентрит — тетранитрат пентаэритрита С(CH₂ONO₂)₄, получаемый обработкой пентаэритрита смесью азотной и серной кислот, — тоже сильное взрывчатое вещество бризантного действия.

   Нитрат глицерина и нитрат пентаэритрита обладают сосудорасширяющим эффектом и применяются как симптоматические средства при стенокардии.      

   Эфиры фосфорной кислоты — высококипящие жидкости, лишь очень медленно гидролизуемые водой, быстрее щелочами и разбавленными кислотами. Эфиры, образованные этерификацией высших спиртов (и фенолов), находят применение как пластификаторы пластмасс и для извлечения солей уранила из водных растворов.