Складні ефіри

Зміст стр.

Запровадження -3- 1. Будова -4- 2. Номенклатура і ізомерія -6- 3. Фізичні властивості і перебування у природі -7- 4. Хімічні властивості -8- 5. Получение.

— 9- 6. Застосування -10;

6.1 Застосування складних ефірів неорганічних кислот -10;

6.2 Застосування складних ефірів органічних кислот -12- Укладання -14;

Використані джерела інформації -15- Додаток -16;

Серед функціональних похідних кислот особливу увагу займають складні ефіри — похідні кислот, які мають кислотний водень замінили на алкильные (чи взагалі углеводородные) радикали. Складні ефіри діляться залежно від цього, похідною який кислоти є (неорганічної чи карбонової). Серед складних ефірів особливу увагу займають природні ефіри — жири й олії, які утворені триатомним спиртом гліцерином і вищими жирними кислотами, що містять парне число вуглецевих атомів. Жири входять до складу рослинних і тварин організмів і служать однією з джерел енергії живих організмів, виділеної при окислюванні жирів. Мета моєї роботи залежить від докладному ознайомлення з таким класом органічних сполук, як складні ефіри і углублённом розгляді області застосування окремих представників цього класса.

1. Будова Загальна формула складних ефірів карбонових кислот:

[pic] де R і R «— углеводородные радикали (у непростих эфиpax мурашиною кислоти R — атом водню). Загальна формула жирів: [pic] де R », R ", R «» — вуглецеві радикали. Жири бувають «простими» і «змішаними». До складу простих жирів входять залишки однакових кислот (т. е. R' = R «= R «»), у складі змішаних — різних. У жирах найчастіше трапляються такі жирні кислоти: Алкановые кислоти 1. Олійна кислота СН3 — (CH2)2 — СООН 2. Капронова кислота СН3 — (CH2)4 — СООН 3. Пальмитиновая кислота СН3 — (CH2)14 — СООН 4. Стеаринова кислота СН3 — (CH2)16 — СООН Алкеновые кислоти 5. Олеиновая кислота С17Н33СООН СН3—(СН2)7—СН === СН—(СН2)7—СООН Алкадиеновые кислоти 6. Линолевая кислота С17Н31СООН СН3—(СН2)4—СН = СН—СН2—СН = СН—СООН Алкатриеновые кислоти 7. Линоленовая кислота С17Н29СООН СН3СН2СН = CHCH2CH == CHCH2CH = СН (СН2)4СООН.

2. Номенклатура і ізомерія Назви складних ефірів виробляють від назви вуглеводневої радикала і назви кислоти, у якому замість закінченняовая використовують суфіксат, наприклад: [pic] Для складних ефірів характерні наступні види ізомерії: 1. Ізомерія вуглецевої ланцюга починається по кислотному залишку з бутановой кислоти, по спиртовому залишку — з пропилового спирту, наприклад, этилбутирату изомерны этилизобутират, пропилацетат і изопропилацетат. 2. Ізомерія становища сложноэфирной угруповання —СО—О—. Цей вид ізомерії починається з складних ефірів, в молекулах яких міститься щонайменше 4 атомів вуглецю, наприклад этилацетат і метилпропионат. 3. Межклассовая ізомерія, наприклад, метилацетату изомерна пропановая кислота. Для складних ефірів, містять непредельную кислоту чи непредельный спирт, можливі решта 2 виду ізомерії: ізомерія становища кратної зв’язку й цис-, транс-изомерия.

3. Фізичні властивості і перебування у природе.

Складні ефіри нижчих карбонових кислот і спиртів є леткі, нерозчинні у питній воді рідини. Чимало їх ми мають приємний запах. Приміром, бутилбутират має запах ананаса, изоамилацетат — груші тощо. д.

Складні ефіри вищих жирних кислот і спиртів — воскообразные речовини, немає запаху, у питній воді не растворимы.

Приємний аромат квітів, плодів, ягід значною мірою обумовлений присутністю у яких тих чи інших складних эфиров.

Жири поширені у природі. Поруч із вуглеводнями і білками вони входять до складу всіх рослинних і тварин організмів і вони становлять жодну з основних частин нашої пищи.

По агрегатному стану при кімнатної температурі жири діляться на рідкі й тверді. Тверді жири, зазвичай, утворені граничними кислотами, рідкі жири (їх часто називають мастилами) — непредельными. Жири розчиняються у органічних розчинниках і нерозчинні в воде.

4. Хімічні властивості 1. Реакція гідролізу, чи омилення. Оскільки реакція этерификации є оборотного, у присутності кислот протікає зворотна реакція гідролізу: [pic] Реакція гідролізу каталізується і лугами; у разі гідроліз необоротний, оскільки получающаяся кислота зі лугом утворює сіль: [pic] 2. Реакція приєднання. Складні ефіри, які мають у собі непредельную кислоту чи спирт, здатні до реакцій приєднання. 3. Реакція відновлення. Відновлення складних ефірів воднем призводить до утворення двох спиртів: [pic] 4. Реакція освіти амідів. Під впливом аміаку складні ефіри перетворюються на аміди кислот і спирти: [pic][pic].

5. Получение.

1. Реакція этерификации: Спирти входять у реакції з мінеральними і органічними кислотами, створюючи складні ефіри. Реакція оборотна (зворотний процес — гідроліз складних эфиров).

[pic].

[pic].

[pic] Реакційна здатність одноатомных спиртів у тих реакціях убуває від первинних до третичным.

2. Взаємодією ангідридів кислот зі спиртами:

[pic].

3. Взаємодією галоидангидридов кислот зі спиртами:

[pic].

6. Применение.

6.1 Застосування складних ефірів неорганічних кислот.

Ефіри борної кислоти — триалкилбораты — легко виходять нагріванням спирту і борної кислоти з добавкою концентрованої сірчаної кислоти. Борнометиловый ефір (триметилборат) кипить при 65° З, борноэтиловый (триэтилборат) — при 119° З. Ефіри борної кислоти легко гидролизуются водой.

Реакція з борної кислотою служить задля встановлення конфігурації багатоатомних спиртів і було неодноразово використана щодо Сахаров.

Ортокремневые ефіри — рідини. Метиловий ефір кипить при 122° З, етиловий при 156° З. Гідроліз водою проходить легко вже в холоду, але — йде які і за браку води призводить до утворення високомолекулярних ангидридных форм, у яких атоми кремнію з'єднані друг з одним через кисень (силоксановые угруповання): [pic] Ці високомолекулярні речовини (полиалкоксисилоксаны) знаходять використання у ролі сполучних, витримують досить високу температуру, зокрема на покриття поверхні форм для точної виливки металла.

Аналогічно SiCl4 реагують диалкилдихлорсиланы, наприклад ((СН3)2SiCl2, створюючи диалкоксильные производные:

[pic].

Їх гідроліз за браку води дає звані полиалкилсилоксаны:

[pic].

Вони мають різним (але дуже не значним) молекулярным вагою і є грузлі рідини, використовувані як термостойких мастил, а при ще більше довгих силоксановых кістяках — термостійкі електроізоляційні смоли і каучуки.

Ефіри ортотитановой кислоти. Їх отримують аналогічно ортокремневым эфирам по реакции:

[pic].

Це рідини, легко гидролизующиеся до метилового спирту і TiO2 застосовуються для просочення тканин із єдиною метою надання їм водонепроницаемости.

Ефіри азотної кислоти. Їх отримують дією на спирти суміші азотної і концентрованої сірчаної кислот. Метилнитрат СН3ONO2, (т. стосів. 60° З) і этилнитрат C2H5ONO2 (т. стосів. 87° З) при обережною роботі можна перегнати, але за нагріванні вище температури кипіння або за детонації вони сильно взрывают.

[pic].

Нітрати этиленгликоля і гліцерину, неправильно звані нитрогликолем і нітрогліцерином, застосовують у ролі вибухових речовин. Сам нітрогліцерин (важка рідина) незручний і небезпечний в обращении.

Пентрит — тетранитрат пентаеритриту С (CH2ONO2)4, отримуваний обробкою пентаеритриту сумішшю азотної і сірчаної кислот, — теж сильне вибухове речовина бризантного действия.

Нітрат гліцерину і нітрат пентаеритриту мають судинорозширювальним ефектом і застосовуються як симптоматичних кошти за стенокардии.

Ефіри фосфорної кислоти — висококиплячі рідини, тільки дуже повільно гидролизуемые водою, швидше лугами і розведеними кислотами. Ефіри, освічені этерификацией вищих спиртів (і фенолів), знаходять застосування як пластифікатори пластмас й у вилучення солей уранила з водних растворов.

Відомі ефіри типу (RO)2S-O, але вони мають практичного значения.

З алкилсульфатов — солей складних ефірів вищих спиртів і сірчаної кислоти виробляють миття. Загалом вигляді освіту таких солей можна зобразити рівняннями: [pic].

Ці солі перебувають у молекулі від 12 до 14 вуглецевих атомів й володіють дуже хорошими миючими властивостями. Кальцієві і магнієві солі розчиняються у воді, тому такі мила миють й у жорсткої воді. Алкилсульфаты містяться у багатьох пральних порошках.

Вони й володіють прекрасними миючими здібностями. Принцип їхні діяння хоча б, як і в звичайного мила, лише кислотний залишок сірчаної кислоти краще адсорбируется частинками забруднення, а кальцевые солі алкилсерной кислоти розчиняються у воді, тому це миючий засіб стирає й у жорсткої, й у морській воде.

6.2 Застосування складних ефірів органічних кислот.

Найбільше використання у ролі розчинників отримали ефіри оцтової кислоти — ацетаты. Інші ефіри (кислот молочної - лактаты, олійною — бутираты, мурашиною — формиаты) знайшли обмежений застосування. Формиаты зза сильної омыляемости і високої токсичності нині не використовуються. Певний цікаві розчинники з урахуванням изобутилового спирту і синтетичних жирних кислот, і навіть алкиленкарбонаты. Фізико-хімічні властивості найпоширеніших складних ефірів наведені у таблиці (див. приложение).

Метилацетат СН3СООСН3. Вітчизняної промисловістю технічний метилацетат випускається як древесно-спиртового розчинника, у якому міститься 50% (мас.) основного продукту. Метилацетат також утворюється в вигляді побічного продукту під час виробництва поливинилового спирту. По розчинюючої здібності метилацетат аналогічний ацетону використовується в деяких випадках як він замінник. Але він має більшої токсичністю, ніж ацетон.

Этилацетат С2Н5СООСН3. Отримують методом этерификации на лесохимических підприємствах при переробці синтетичної і лесохимической оцтової кислоти, гидролизного і синтетичного етилового спирту чи конденсацією ацетальдегида. У світі розроблений процес одержання этилацетата на основі метилового спирта.

Этилацетат подібно ацетону розчиняє більшість полімерів. По порівнянню з ацетоном його перевагу на більш високої температурі кипіння (меншою летючості). Добавка 15−20% етилового спирту підвищує растворяющую здатність этилацетата щодо ефірів целюлози, особливо ацетилцеллюлозы.

Пропилацетат СН3СООСН2СН2СН3. По розчинюючої здібності подібний до этилацетату.

Изопропилацетат СН3СООСН (СН3)2. По властивостями займає проміжне становище між етилі пропилацетат. Амилацетат CH3COOCH2CH2CH2CH2CH3, т. стосів. 148° З, іноді називають «банановим олією» (що він нагадує за запахом). Він утворюється в реакції між амиловым спиртом (часто — сивушним олією) і оцтової кислотою у присутності каталізатора. Амилацетат широко застосовується як розчинник для лаків, оскільки вона випаровується повільніше, ніж этилацетат.

Фруктові ефіри. Характер багатьох фруктових запахів, як-от запахи малини, вишні, винограду і рома, почасти обумовлений летючими ефірами, наприклад етиловим і изоамиловым ефірами мурашиною, оцтової, олійною і валериановой кислот. Наявні у швидкому продажу есенції, що імітують ці запахи, містять подібні эфиры.

Винилацетат CH2=CHOOCCH3, утворюється під час взаємодії оцтової кислоти з ацетиленом у присутності каталізатора. Це важливе мономер для приготування поливинилацетатных смол, клеїв і водно-дисперсійних фарб. Жінка мила — це солі вищих карбонових кислот. Звичайні мила складаються головним чином, з суміші солей пальмітинової, стеаринової і олеїнової кислот. Натрієві солі утворюють тверді мила, калієві солі — рідкі мила. Жінка мила виходять при гідролізі жирів у присутності щелочей:

[pic] Звичне мило погано стирає у нас жорсткої води та не стирає у морській воді, оскільки які у ній іони кальцію і магнію дають з вищими кислотами нерозчинні у питній воді соли:

Ca2+ + 2C17H35COONa>Ca (C17H35COO)2v + 2Na+.

В час для прання у побуті, для промивання вовни і тканин в промисловості використовують синтетичні миття, які мають в 10 разів більшою моющей здатністю, ніж мила, не псують тканин, не бояться жорсткої та навіть морської воды.

Заключение

Исходя зі сказаного вище, можна дійти невтішного висновку, що складні ефіри знаходять широке застосування, як у побуті, і у промисловості. Деякі з складних ефірів готуються штучно й під назвою «фруктових есенцій» широко застосовують у кондитерському справі, у виробництві прохолоджувальних напоїв, в парфумерії та у багатьох інших галузях. Жири використовують із багатьох технічних цілей. Проте особливо велике їх значення найважливішої складової частини раціону людини і тварин, поруч із вуглеводами і білками. Припинення використання харчових жирів у техніці і заміна їх непищевыми матеріалами — одну з найважливіших завдань народного господарства. Це завдання може бути дозволено лише за досить обгрунтованих знаннях про складних ефірах і подальшому вивченні цього органічних соединений.

Використані джерела информации.

1. Цвєтков Л.А. Органічна хімія: Підручник для 10−11 класів загальноосвітніх навчальних закладів. — М.: Гуманит. вид. центр

ВЛАДОС, 2001;

2. Несмеянов А. М., Несмеянов М. А., Почала органічної хімії, кн. 1−2,.

М., 1969;70.;

3. Глінка М. Л. Загальна хімія: Навчальний посібник для вузів. — 23-тє вид., испр./ Під ред. У. А. Рабиновича. — Л.: Хімія, 1983;

4. internet.

5. internet.

Приложение.

Фізико-хімічні властивості складних ефірів Назва |Тиск пара при 20° С, кПа |Молекулярная маса |Температуру кипіння при 101,325 кПа. °З |Щільність при 20° С. г/см3 |Показутель переломления n20 |Поверхностное натяг 20° С. мН/м | |Метилацетат |23,19 |74,078 |56,324 |0,9390 |1,36 193 |24,7625,7 | |Этилацетат |9,86 |88,104 |77,114 |0,90 063 |1,37 239 |23,75 | |Пропилацетат |3,41 |102,13 |101,548 |0,8867 |1,38 442 |20,53 | |Изопропилацетат |8,40 |102,13 |88,2 |0,8718 |1,37 730 |22,1022 | |Бутилацетат |2,40 |116,156 |126,114 |0,8813 |1,39 406 |25,2 | |Изоиутилацетат |1,71 |116,156 |118 |0,8745 |1,39 018 |23,7 | |Втор-Бутилацетат |- |116,156 |112,34 |0,8720 |1,38 941 |23,3322,1 | |Гексилацетат |- |114,21 |169 |0,890 |- |- | |Амилацетат |2,09 |130,182 |149,2 |0,8753 |1,40 228 |25,8 | |Изоамилацетат |0,73 |130,182 |142 |0,8719 |1,40 535 |24,6221,1 | |Ацетат монометилового ефіру этиленгликоля (метилцеллозольвацетат) |0,49 |118,0 |144,5 |1,007 |1,4019 |- | |Ацетат моноэтилового ефіру этиленгликоля (этилцеллозольвацетат) |0,17 |132,16 |156,4 |0,9748 |1,4030 |- | |Этиленгликольмоноацетат |- |104 |181−182 |1,108−1,109 |- |- | |Этиленгликольдиацетат |0,05 |146 |186−190 |1,106 |- |- | |Циклогексилацетат |0,97 |142 |175 |0,964 |1,4385 |- | |Этиллактат |0,13 |118,13 |154,5 |1,031 |1,4118 |28,917,3 | |Бутиллактат |0,05 |146,0 |185 |0,97 |- |- | |Пропиленкарбонат |- |102,088 |241,7 |1,206 |1,4189 |- | |.