Если группы R и R" в простом эфире одинаковы, то его называют симметричным, если разные несимметричным. В название эфира включают названия органических групп, упоминая их в алфавитном порядке, и добавляют слово эфир, например, C 2 H 5 OC 3 H 7 пропилэтиловый эфир. Для симметричных эфиров перед названием органической группы вводят приставку «ди», например, C 2 H 5 OC 2 H 5 диэтиловый эфир. Для многих эфиров часто используют тривиальные (упрощенные) названия, сложившиеся исторически. К простым эфирам иногда относят соединения, которые содержат эфирный фрагмент СОС в составе циклической молекулы (рис. 1), одновременно их причисляют к другому классу соединений гетероциклическим соединениям. Есть также соединения (см. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ), в состав которых входит фрагмент СОС, но к классу эфиров их не относят, это полуацетали соединения, содержащие одновременно алкокси- и гидрокси-группу у одного атома углерода: >C(OH)OR, а также ацетали соединения, где у одного атома углерода находятся одновременно две RО-группы: >C(OR) 2 (рис. 1). Наличие у одного атома углерода сразу двух химически связанных атомов О делает эти соединения непохожими по химическим свойствам на простые эфиры.
Рис. 1. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ , содержащие эфирный фрагмент в составе циклической молекулы (чаще такие соединения относят к гетероциклическим), а также полуацетали и ацетали, содержащие эфирный фрагмент, но не относящиеся к классу простых эфиров.
Химические свойства простых эфиров.
Простые эфиры представляют собой бесцветные жидкости с характерным (так называемым эфирным) запахом, практически не смешиваются с водой и неограниченно смешиваются с большинством органических растворителей. В сравнении со спиртами и альдегидами простые эфиры химически менее активны, например, они устойчивы к действию щелочей и щелочных металлов (металлический Na применяют даже для удаления следов воды из эфиров). В отличие от щелочей, кислоты расщепляют эфирный фрагмент, для этого чаще применяют галоидоводороды, особенно эффективен HI. При комнатной температуре образуется и спирт, и йодистый алкил (рис. 2А), а при нагревании йодистый алкил и вода (рис.2А), т.е. реакция протекает более глубоко. Простые эфиры, содержащие ароматические циклы, более устойчивы к расщеплению, для них возможна только стадия, аналогичная А, образуется фенол, а йод к ароматическому ядру не присоединяется (рис. 2В).
Рис. 2. РАСЩЕПЛЕНИЕ ЭФИРНОГО ФРАГМЕНТА при действии HI
Атом кислорода в эфирном фрагменте содержит свободную электронную пару СÖC , благодаря этому эфиры оказываются способными присоединять различные нейтральные молекулы, склонные к образованию донорно-акцепторных связей, атом кислорода дает для образования связи электронную пару (донор), роль акцептора, принимающего эту пару, играет присоединяющаяся молекула или ион (см . АМИНЫ). В результате возникают комплексные соединения (рис. 3).
Рис. 3. ОБРАЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С УЧАСТИЕМ ПРОСТЫХ ЭФИРОВ
В присутствии кислорода воздуха на свету эфиры частично окисляются с образованием перекисных соединений ROOR", которые способны взрываться даже при слабом нагреве, поэтому, приступая к перегонке эфира, его предварительно обрабатывают восстановителями, разрушающими перекиси, часто вполне достаточно хранить эфир над металлическим Na.
Получение простых эфиров.
Наиболее удобный способ взаимодействие алкоголятов щелочных металлов R"ONa с алкилгалогенидами RHal, таким методом можно получать как симметричные (рис. 4А), так и несимметричные простые эфиры (рис. 4Б). В промышленности симметричные простые эфиры получают дегидратацией (отщеплением воды) спиртов с помощью серной кислоты (рис. 4В), этот метод позволяет получать эфиры, у которых в органической группе R не более 5 атомов С.
Рис. 4. ПОЛУЧЕНИЕ ПРОСТЫХ ЭФИРОВ
Применение простых эфиров
определяется, в основном, тем, что они очень хорошо растворяют многие жиры, смолы и лаки. Наиболее широко используют ДИЭТИЛОВЫЙ ЭФИР (С 2 Н 5) 2 О, техническое название «серный эфир», поскольку его получают в присутствии серной кислоты (рис. 4В). Помимо применения в качестве растворителя, а также в роли реакционной среды при проведении различных органических синтезов его используют и для экстрагирования (извлечения) некоторых органических веществ, например, спиртов, из водных растворов, поскольку сам эфир очень мало растворим в воде. В медицине серный эфир применяют для наркоза.
Диизопропиловый эфир (СН 3) 2 СНОСН(СН 3) 2 используют как растворитель и как добавку к моторному топливу для повышения октанового числа.
Анизол С 6 Н 5 ОСН 3 (рис. 4) и ФЕНЕТОЛ С 6 Н 5 ОС 2 Н 5 (рис. 3) используют в качестве промежуточных продуктов при получении красителей, лекарств и душистых веществ.
Дифениловый эфир (дифенилоксид) (С 6 Н 5) 2 О из-за высокой температуры кипения (259,3° С) и химической устойчивости применяют как теплоноситель. Чтобы при остывании до комнатной температуры он не переходил в твердое состояние (его т. пл. 2829° С), в него добавляют дифенил (С 6 Н 5) 2 . Такая смесь, называемая в технике даутермом, может работать как теплоноситель в широком диапазоне температур.
Диоксан, циклический эфир (СН 2 СН 2 О) 2 (рис.), по химическим свойствам близок обычным простым эфирам, но в отличие от них неограниченно смешивается с водой и большинством органических растворителей. Растворяет жиры, воски, масла, эфиры, целлюлозы, его широко применяют и как реакционную среду при проведении различных органических синтезов.
Михаил Левицкий
Определение. Общая формула простых эфиров. Физические свойства
Простые эфиры - это органические соединения, в состав которых входят углеводородные радикалы $R$ и $R"$, соединенные атомом кислорода. Простые эфиры можно рассматривать как производные спиртов.
Общая формула эфира $R-O-R"$, $Ar-O-R$ или $Ar-O-Ar$. Углеводородные радикалы могут быть одинаковыми или разными.
$CH_3-O-CH_3$ - диметиловый эфир;
Рисунок 2. Простейший алкилариловый эфир - метилфениловый эфир (анизол). Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
Наиболее важное практическое значение имеют следующие циклические эфиры:
Простые эфиры могут быть:
- симметричными, если оба радикала одинаковые (дифениловый, диэтиловый эфиры);
- несимметричными, если радикалы разные (метил-этиловый, метилфениловый эфиры).
В простых эфирах угол между связями $C-O-C$ не равен 180$^\circ$С. Поэтому дипольные моменты двух $C-O$-связей не компенсируют друг друга. В результате у простых эфиров небольшой суммарный дипольный момент.
Большинство простых эфиров газообразные или жидкие вещества. Но есть и исключения, например, феноксибензол.
Простые эфиры и алканы с таким же молекулярным весом имеют близкие значения температуры кипения. Однако у простых эфиров температуры кипения и плавления значительно ниже, чем у изомерных спиртов.
Например: температура кипения н -гептана - 98$^\circ$С, метил-н -пентилового эфира - 100$^\circ$С и н -гексилового спирта - 157$^\circ$С.
Рисунок 6. Температуры плавления и кипения некоторых простых эфиров. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
В простых эфирах водород связан только с углеродом и отсутствуют водородные связи, в отличие от спирта. Поэтому эфиры практически не смешиваются с водой. Однако растворимость спиртов и простых эфиров в воде примерно одинакова.
Например, н -бутиловый спирт и диэтиловый эфир растворяются в воде в соотношении 8 г на 100 г воды. Растворимость простых эфиров в воде обусловлена образованием водородных связей между молекулами воды и молекулами простого эфира.
Простые эфиры хорошо растворяют органические вещества.
Абсолютный эфир
Абсолютный эфир - это эфир, в котором нет следов влаги и спирта (например, диэтиловый эфир $C_2H_5-O-C_2H_5$, используемый в реакции Гриньяра). Абсолютный эфир можно получить перегонкой обычного простого эфира над концентрированной сульфатной кислотой, которая удаляет спирт, воду, перекиси. В последствии абсолютный эфир хранят над металлическим натрием.
Анализ простых эфиров
Химическое поведение алифатических и ароматических простых эфиров соответствует поведению родственных углеводородов. Простые эфиры отличаются от углеводородов по растворимости в холодной концентрированной сульфатной кислоте, что обусловлено способностью простых эфиров образовывать оксониевые соли.
Если простой эфир уже описали, то его можно идентифицировать по физическим свойствам или химически, расщеплением при нагревании с концентрированной иодистоводородной кислотой и последующим распознованием продуктов реакции.
Ароматические эфиры можно перевести в твердые продукты нитрования или бромирования и сравнить их температуры плавления с ранее описанными производными.
Расщепление простого эфира иодистоводородной кислотой используют для определения числа алкоксильных групп в алкилариловом эфире по методу Цейзеля.
Для распознавания простого эфира проводят спектральный анализ. В инфракрасном спектре простого эфира нет характерной $O-H$-полосы спиртов, но присутствует сильная полоса $C-O$ в области 1060-1300 см$^{-1}$: для алкиловых эфиров 1060-1150см$^{-1}$, для ариловых и виниловых эфиров 1200-1275 см$^{-1}$:
Рисунок 7.
Применение некоторых простых эфиров
Применение простых эфиров основано на их свойстве хорошо растворять органические вещества (смолы, жиры и т.д.).
Диэтиловый эфир (техническое название «серный эфир») применяют:
- в качестве реакционной среды при проведении органических синтезов;
- для экстрагирования некоторых веществ (например, спиртов из водных растворов);
- как растворитель синтетических и природных смол, солей целлюлозы при производстве пороха;
- как компонент топлива в авиации;
- в медицине для ингаляционного и местного наркоза.
Диизопропиловый эфир:
- является прекрасным растворителем животных жиров, минеральных и растительных масел, синтетических и природных смол;
- применяют как добавку к моторному топливу, повышая этим октановое число;
- используют для выделения урана от продуктов его деления;
- для экстрагирования уксусной кислоты из водных растворов.
Анизол и фенетол используют как промежуточные соединения при получении лекарств, красителей, душистых веществ. Из фенетола получают фенетидин и его производные, применяемые в медицине как жаропонижающие вещества.
Дифениловый эфир (дифенилоксид) применяют как теплоноситель в качестве смеси даутерм.
Циклический эфир диоксан:
- хороший растворитель ацетилцеллюлозы, растительных и минеральных жиров и масел, восков, красок;
- используют как реакционную среду для органических синтезов;
- применяют при стабилизации 1,1,1-трихлорэтана для его транспортировки в алюминиевых емкостях и хранении.
Простые эфиры представляют собой органические вещества, в которых молекулы содержат углеводородные радикалы, соединенные атомом кислорода. Записать это можно следующим образом: R"-O-R", где R" и R" являются одинаковыми или различными радикалами.
Простые эфиры рассматриваются в качестве производных спиртов. Эти соединения имеют составные названия. При этом используется название радикалов (по возрастанию молекулярной массы) и, собственно, слово СН3ОСН3, метилэтиловый эфир С2Н5ОСН3 и так далее).
Симметричные соединения R-O-R получаются при межмолекулярной спиртовой дегидратации. В одной молекуле при этом происходит разрыв связи О-Н, а в другой - связи С-О. Реакция может быть рассмотрена в качестве нуклеофильного замещения НО-группы (в одной молекуле) группой RO (из другой молекулы).
Несимметричные соединения R-O-R" формируются при взаимодействии галогеноуглеводорода и алкоголята.
Простые эфиры (в отличие от изомерных им спиртов) обладают более низкими температурами плавления и кипения. С водой соединения почти не смешиваются. Это связано с тем, что простые эфиры не формируют из-за отсутствия в их молекулах полярных связей О-Н.
Соединения являются малоактивными. Они обладают более низкой способностью к реакции, нежели спирты.
Простыми эфирами часто пользуются как растворителями из-за их способности растворять многие органические вещества.
К важнейшим соединениям относят гетероциклические кислотосодержащие вещества: диоксан и эпоксид (этиленоксид).
Первый является хорошим растворителем. Диоксан способен смешиваться как с углеводородами, так и с водой. Благодаря этим качествам это соединение называют еще "органической водой". Диоксан токсичен, однако наибольшую опасность представляют его галогеносодержащие дибензопроизводные.
Эфиры целлюлозы являются продуктами замещения атома водорода в гидроксильных группах макромолекулы целлюлозы алкильными или кислотными остатками. Синтез осуществляется с целью придания новых в частности, термопластичности и растворимости. При замещении кислотными остатками формируются сложные, при замещении алкильными остатками - простые соединения.
Первые получают в процессе ацилирования и этерификации - при взаимодействии целлюлозы с неорганическими и органическими кислотами, их хлорангидридами и ангидридами. Наибольшее практическое значение придается ксатогенатам. Эти соединения получают при взаимодействии с неорганическими кислотами и применяют их при изготовлении целлофана и вискозных волокон. Промышленное значение имеют и нитраты целлюлозы. Их используют при получении лаков, пленок, бездымного пороха.
Из соединений, полученных при взаимодействии с в промышленности широко применяют ацетаты целлюлозы. Их используют при получении пластмасс и пленок.
Существуют также и смешанные целлюлозные эфиры. Они содержат различные ацильные и алкильные заместители.
Свойства всех целлюлозных эфиров зависят от природы радикала. Значение имеет и степень замещения и полимеризации.
Низкозамещенные простые соединения растворяются в водных щелочных растворах и воде. Это позволяет применять их в качестве загустителей и стабилизаторов в эмульсиях в нефтяной, бумажной, текстильной, пищевой, фармацевтической и прочих отраслях промышленности. Высокозамещенные и простые) совместимы с пластификаторами. Их используют в изготовлении пластмасс и получении лаков.
Краун-эфиры являются полиэфирами, содержащими в цикле несколько кислородных атомов. Формально их рассматривают в качестве продуктов циклоолигомеризации этиленовой окиси. Уникальным свойством этих соединений является способность формировать комплексы с солями разных Образуются эти комплексы благодаря электростатическому взаимодействию.
ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ – класс органических соединений содержащих фрагмент R–O–R", в котором две органические группы соединены атомом кислорода. Прилагательное «простые» в названии эфиров помогает отличить их от другого класса соединений, именуемого сложными эфирами.
Номенклатура простых эфиров. Если группы R и R" в простом эфире одинаковы, то его называют симметричным, если разные – несимметричным. В название эфира включают названия органических групп, упоминая их в алфавитном порядке, и добавляют слово эфир, например, C2H5OC3H7 – пропилэтиловый эфир. Для симметричных эфиров перед названием органической группы вводят приставку «ди», например, C2H5OC2H5 – диэтиловый эфир. Для многих эфиров часто используют тривиальные (упрощенные) названия, сложившиеся исторически. К простым эфирам иногда относят соединения, которые содержат эфирный фрагмент С–О–С в составе циклической молекулы (рис. 1), одновременно их причисляют к другому классу соединений – гетероциклическим соединениям. Есть также соединения (см. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ), в состав которых входит фрагмент С–О–С, но к классу эфиров их не относят, это полуацетали – соединения, содержащие одновременно алкокси- и гидрокси-группу у одного атома углерода: >C(OH)OR, а также ацетали – соединения, где у одного атома углерода находятся одновременно две RО-группы: >C(OR)2 (рис. 1). Наличие у одного атома углерода сразу двух химически связанных атомов О делает эти соединения непохожими по химическим свойствам на простые эфиры.
Рис. 1. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ, содержащие эфирный фрагмент в составе циклической молекулы (чаще такие соединения относят к гетероциклическим), а также полуацетали и ацетали, содержащие эфирный фрагмент, но не относящиеся к классу простых эфиров.
Химические свойства простых эфиров. Простые эфиры представляют собой бесцветные жидкости с характерным (так называемым эфирным) запахом, практически не смешиваются с водой и неограниченно смешиваются с большинством органических растворителей. В сравнении со спиртами и альдегидами простые эфиры химически менее активны, например, они устойчивы к действию щелочей и щелочных металлов (металлический Na применяют даже для удаления следов воды из эфиров). В отличие от щелочей, кислоты расщепляют эфирный фрагмент, для этого чаще применяют галоидоводороды, особенно эффективен HI. При комнатной температуре образуется и спирт, и йодистый алкил (рис. 2А), а при нагревании – йодистый алкил и вода (рис.2А), т.е. реакция протекает более глубоко. Простые эфиры, содержащие ароматические циклы, более устойчивы к расщеплению, для них возможна только стадия, аналогичная А, образуется фенол, а йод к ароматическому ядру не присоединяется (рис. 2В).
Изомерия простых эфиров:
Изомерия углеродного скелета: изменения в структуре радикалов дают разные изомеры
Межклассовая изомерия - простые эфиры изомерны одноатомным спиртам
Способы получения
По Вильямсону
В лабораторных условиях эфиры получают по Вильямсону взаимодействием галогенопроизводных, способных вступать в реакцию Sn2 и алкоксид- и феноксид-ионами. Реакция протекает гладко с галогенметаном и первичными галогеналканами. В случае вторичных галогеналканов реакция может быть осложнена побочной реакцией элиминирования.
Тиоспирты, тиофенолы и тиоэфиры: строение, номенклатура, изомерия, методы получения и химические свойства. Источники их поступления в атмосферу и участие в фотолитических окислительных процессах.
Соединения серы - Тиоспирты (меккаптаны), и тиоэфиры (сульфиды). Сера стоит в таблице Менделеева в той же группе, что и кислород, и является его аналогом. Соединение серы с водородом H2S является аналогом воды.
Тиоспирты и тиоэфиры можно рассматривать как производные H2S, в молекулах которого один или два атома H замещены на углеводородные радикалы:
Метилмеркаптин - газ, все аналоги и тиоэфиры - жидкие или твердые вещества. Тиолы и тиоэфиры плохо растворяются в воде, хорошо - в органических растворителях. Все меркаптаны имеют неприятный запах (тухлой капусты), что ощущается при очень малых концентрациях
Тиоэфиры - нейтральные вещества. При воздействии на них окислителей образуются сульфоксиды или сульфоны
C2H5-S-C2H5 + [O] -> CjH5-SO-C2H5 + [O] -> C2H5-SO2-C2H5 альбендазола сульфон
С тиоэфиров широко известный иприт (горчичный газ). Его добывают действием этилена на пивхлористу серу
Физические и химические свойства.
фосфин - газообразные или жидкие вещества с неприятным запахом, очень токсичны. В воде не растворяются, на воздухе окисляются с самовоспламенением, образуя окислы фосфинов:
P (CH3J3 + O -> (CHa) 3P = O - триметилфосфиноксид
PH2CH3 + HCI - » CI - соль хлоридмонометилфосфинию.
Третичные фосфины с сероуглеродом образуют продукт ярко-красного цвета: (C2H5J3P + CS2 -> (C2Hg) 3P-CS2
Эта реакция применяется для обнаружения и идентификации сероуглерода.
ФоссЬинови кислоты.
фосфина кислоты можно рассматривать как производные ортофосфорной кислоты H3PO4, в молекуле которого один или два гидроксилы замещены на радикалы.
фосфина кислоты - бесцветные кристаллические вещества, которые легко растворяются в воде, их доюувають окислением первичных и вторичных фосфинов азотной кислотой:
CH3-PH2 + ЗО -> CH3-PO (OH) 2 - метилфосфинова кислота Первиннний фосфин
CH3-PH-CH3 + 2О -> (СН3) 2-Роон - диметилфосфинова кислота Вторичный фосфин С производных фосфиновых кислот важное значение имеют инсектициды.
Отдельные представители.
Хлорофос - препарат для борьбы с оводом, мухами, вредителями растений (малотоксичен для млекопитающих):
23 OH етилфосфинова кислота хлорофос
тиофос - густая маслянистая жидкость темно-красного цвета. Имеет запах чеснока, токсичен. В воде растворяется плохо, хорошо - в органических растворителях. Применяют для борьбы с вредными насекомыми:
Очень ядовитым является табун (этиловый эфир N-диметиламідоціанофосфінової кислоты):
Это ядовитое вещество нервно-паралитического действия. Табун - малорастворимая в воде вещество со слабым фруктовым запахом. Пары табуну токсическое воздействие на дыхательные пути и слизистые оболочки, проникают через кожу, вызывают головную боль.
Заголовок 42. Физиологически активных веществ.
Это вещества, которые активно влияют на различные процессы жизнедеятельности организмов.
Алкалоиды.
Название происходит от арабского «аль кале" - луг.
Это группа природных азотсодержащих соединений, проявляющих основные свойства. Воны гетероциклического строения, которые прявляють ярко выраженную физиологическое действие на живой организм.
Это продукты життюдияльности преимущественно растений. Большинство из них ядовиты, но в малых дозах много алкалоидов является ценным лекарством. Алкалоиды содержатся в различных органах растений. Так, никотин содержится в листьях табака, хинин - в коре хинного дерева, алкалоиды опия (морфин, кодеин) - в семенах мака. Если в сырье 1-2% алкалоидов, то ТЕ "считают богатой алкалоиды.
Алкалоиды содержатся в виде солей органических кислот (щавелевой, яблочной, лимонной). Для выделения из растений их измельчают и обрабатывают разбавленными кислотами. Алкалоиды при этом переходят в раствор в виде солянокислых или сернокислых солей. При обработке раствора щелочью алкалоиды выпадают в осадок в виде свободных оснований, из которых их можно выделить экстракцией (эфиром, хлороформом) или перегонки с водяным паром.
Имеют сложное строение. Алкалоиды делят на кислородные и бескислородные.
Похожая информация.
Простыми эфирами называются производные спиртов и фенолов, в которых атом водорода гидроксильной группы заменен на углеводородный радикал. Общая формула простых эфиров.
Строение. Строение и изомерия простых эфиров определяется особенностями строения и состава радикалов, входящих в эфир. Углеводородные радикалы могут быть одинаковые и разные: если они одинаковые, то эфир симметричный (а); если разные, то эфир смешанный (б), например:
а) C 2 H 5 – O – C 2 H 5 б) CH 3 – O – C 2 H 5
Диэтиловый эфир Метилэтиловый эфир
Изомерия. Для простых эфиров характерны следующие виды изомерии:
а) изомерия углеводородной цепи
CH 3 – CH 2 – CH 2 – O – CH 3 и
Метилпропиловый эфир
Изопропилметиловый эфир
б) метамерия. Изомерные эфиры отличаются друг от друга положением кислорода в молекуле:
CH 3 CH 2 CH 2 OCH 3 и CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3
Метилпропиловый эфир Диэтиловый эфир
в) изомерия классов:
C 2 H 5 OC 2 H 5 и С 4 H 9 – OH
Этиловый эфир Бутиловый спирт
Номенклатура. Названия эфиров часто составляют по радикало-функциональной номенклатуре , перечисляя в алфавитном порядке и добавляя название класса - эфир (приведены в скобках).
При составлении названия простого эфира по заместительной номенклатуре за основу берут старший (более длинный или наиболее разветвленный) радикал, к названию которого прибавляют приставку алкокси- или орилокси- (для ароматических групп), например:
Метоксибутан Этоксипропан Этоксибензол
(Бутилметиловый (Пропилэтиловый (Фенилэтиловый
эфир) эфир) эфир)
CH 3 OCH 2 CH 2 OCH 3
1-Метокси-3-метилбутан 1,2-Диметоксиэтан
В ароматическом ряду сохраняются многие тривиальные названия: анизол C 6 H 5 OCH 3 , фенетол C 6 H 5 OC 2 H 5 и т.д.
Циклические простые эфиры - органические окиси. Название их строят следующим образом: к названию углеводорода прибавляют приставку эпокси-, с указанием двух номеров соответствующих углеродных атомов цикла:
1,2-Эпоксипропан 4-Хлор-2,3-эпоксипентан
Способы получения. Простые эфиры получают, в основном, двумя способами.
Межмолекулярная дегидратация спиртов. Этот метод был рассмотрен на стр. 15.
Взаимодействие алкоголятов с алкилгалогенидами . При этом выделяется соль галогеноводородной кислоты и образуется простой эфир. Этот метод, предложенный Вильямсоном (1850), особенно удобен для получения смешанных простых эфиров. Например:
Физические свойства. Простые эфиры (метиловый, метилэтиловый) при обычных условиях - газообразные вещества. Начиная с диэтилового эфира, алифатические простые эфиры представляют собой бесцветные жидкости, плотность которых меньше единицы. Высшие эфиры (C 17 H 35 OC 17 H 35 и более) - твердые вещества. Ароматические эфиры - часто твердые вещества.
Несмотря на большую молекулярную массу, простые эфиры кипят при более низкой температуре, чем соответствующие спирты, например:
метиловый эфир -23,7 0 С метиловый спирт 65 0 С
этиловый эфир 34,48 0 С этиловый спирт 78,3 0 С
Это объясняется тем, что простые эфиры, в отличие от спиртов, не образуют водородной связи между молекулами, как молекулы спирта.
Эфиры не смешиваются с водой, но частично растворяются в ней. Так, растворимость диэтилового эфира равна 7,0 %, а дипропилового всего лишь 0, 25 %.
Эфиры - хорошие растворители органических веществ, имеют приятный запах.
Химические свойства. Эфиры характеризуются малой реакционной способностью. Они не гидролизуются, не реагируют с щелочами, разбавленными кислотами, с пентахлоридом фосфора. Металлический натрий при низких температурах (с простыми эфирами) также не вступает в реакцию.
Расщепление простых эфиров. П.П. Шорыгин открыл, что металлический натрий при нагревании расщепляет простые эфиры с образованием алкоголята и натрийорганического соединения:
C 2 H 5 OC 2 H 5 + 2Na → C 2 H 5 ONa + C 2 H 5 Na
Диэтиловый Этилат Этилнатрий
эфир натрия
Действие сильных концентрированных минеральных кислот. Иодистоводородная и серная кислоты расщепляют простые эфиры по реакции:
Диэтиловый эфир Этилсерная Этиловый
кислота спирт
C 2 H 5 OCH 3 + HJ → C 2 H 5 OH + CH 3 J
Метоксиэтан Этанол Иодметан
В более жестких условиях - при нагревании простого эфира в избытке иодистоводородной кислоты - образуются две молекулы галогеналкана:
C 2 H 5 OCH 3 + HJ → CH 3 J + C 2 H 5 J
Метоксиэтан Иодметан Иодэтан
Алкилариловые эфиры расщепляются иодоводородной кислотой до соответствующего фенола и галогеналкана:
C 6 H 5 OCH 3 + HJ → C 6 H 5 OH + CH 3 J
Этоксибензол Фенол Иодметан
Образование оксониевых соединений. Простые эфиры при взаимодействии с разбавленными минеральными кислотами реагируют как основания, способные образовывать координационные соединения. Эфиры присоединяют кислоты за счет неподеленных электронов эфирного кислорода. Образуется комплексная соль:
Метилэтил оксоний-иодид
Это обычно промежуточные продукты в реакциях эфиров, в присутствии кислот, которые подвергаются распаду:
Иодид-ион (нуклеофил) будет атаковать тот атом углерода, у которого частичный положительный заряд больше, т.е. атом метильной группы. Поэтому в результате реакции образуется иодметан, а не иодэтан.
Окисление простых эфиров. При хранении на свету, простые эфиры медленно окисляются кислородом воздуха с образованием пероксидов и гидропероксидов.
Общая формула пероксидов R – O – O – R .
Гидропероксидами называются соединения, содержащие в молекуле группировку – O – O – H. Общая формула гидропероксидов: ROOH.
В диэтиловом эфире образуется смесь пероксидных соединений, среди них 1-гидроксиэтилперексид (пероксид дигидроксиэтила):
Пероксид дигидроксиэтила
При разложении последнего образуются гидропероксид и гидрат альдегид:
Гидропероксид Гидрат ацеталь-
гидроксиэтила дегида
Последний, отщепляя молекулы воды, превращается в альдегид:
Ацетальдегид
Пероксидные соединения взрывоопасны при нагревании. Для разрушения их эфир обрабатывают раствором щелочи или восстановителей - сульфита натрия, сульфата железа (II).
Гидролиз виниловых эфиров. В кислой среде виниловые эфиры гидролизуются до спирта и ацетальдегида:
Важнейшие представители простых эфиров. Диэтиловый эфир (C 2 H 5) 2 O. Это бесцветная жидкость с приятным запахом, т. пл. -116,2 0 С, т. кип. 34,48 0 С, = 0,7135. Эфир малорастворим в воде (~ 7 %), легко смешивается со спиртом в любых соотношениях, легко испаряется и воспламеняется (т.воспл. - 43 0 С). Получают его дегидратацией диэтилового спирта. Применяют в качестве растворителя многих органических веществ, жиров и масел, а также нитратов целлюлозы и поэтому используют при изготовлении бездымных порохов и твердых ракетных топлив.
Диэтиловый эфир является прекрасным экстрагентом при переработке ядерного горючего, для разделения плутония и продуктов его деления, выделения урана из руд. В медицине его употребляют в качестве наркотического средства.
Этиленоксид , оксид этилена, можно рассматривать как
внутренний циклический простой эфир двухатомного спирта - этиленгликоля.
Этиленоксид - газообразное, легко сжижающееся вещество, т. кип. 10,7 0 С, = 0,897; очень хорошо растворим в воде. Это очень активное соединение, оно применяется для синтеза различных веществ, например, этиленгликоля. В промышленности этиленоксид получают прямым окислением этилена воздухом в присутствии серебряного катализатора при 350 0 С:
Этилен Этиленоксид
В качестве флотореагентов - вспенивателей используют значительное число простых эфиров, которые носят кодовое название (см. табл.4).
Оксаль - первичный метиловый эфир изобутила, или 1,4-Диоксаль; Э-1 - этиловый эфир н-бутила, ОПСБ - изопропиловый эфир н-бутила; ТЭБ - триэтиловый эфир н-бутила.
Вопросы и упражнения
1. Напишите структурные формулы: а) этилбутилового эфира; б) 2-эпок-сипропана; в) монометилового эфира этиленгликоля; г) бутилвинилового эфира; д) окиси пропилена; е) 1,2-эпокси-2-метил-пропана.
2. Какие вещества образуются при нагревании этилпропилового эфира с концентрированной иодистоводородной кислотой, взятой в избытке?
3. На бутиловый спирт подействуйте трехлористым фосфором, затем на полученное соединение - этилатом натрия. Напишите схемы реакций полученного соединения: а) ; б) металлическим натрием; в) .
4. Напишите схемы получения важнейших пенообразователей: а) циклогексанола; б)оксаля; в) ОПСБ; г) Э-1; д) Д-3. Пользуйтесь табл. 4.
