Сложные эфиры

Сложные эфиры
Сложный эфир карбоновой кслоты. R и R' обозначают любую алкильную или арильную группу

Сло́жные эфи́ры — производные оксокислот (как карбоновых так и минеральных) RkE(=O)l(OH)m, (l ≠ 0), формально являющиеся продуктами замещения атомов водорода гидроксилов —OH кислотной функции на углеводородный остаток (алифатический, алкенильный, ароматический или гетероароматический); рассматриваются также как ацилпроизводные спиртов. В номенклатуре IUPAC к сложным эфирам относят также ацилпроизводные халькогенидных аналогов спиртов (тиолов, селенолов и теллуролов)[1].

Отличаются от простых эфиров, в которых два углеводородных радикала соединены атомом кислорода (R1—O—R2).

Содержание

Сложные эфиры карбоновых кислот

В случае эфиров карбоновых кислот выделяются два класса сложных эфиров:

  • собственно сложные эфиры карбоновых кислот общей формулы R1—COO—R2, где R1 и R2 — углеводородные радикалы.
  • ортоэфиры карбоновых кислот общей формулы R1—C(OR2)3, где R1 и R2 — углеводородные радикалы. Ортоэфиры карбоновых кислот являются функциональными аналогами кеталей и ацеталей общей формулы R—C(OR′)2—R″ — продуктов присоединения спиртов к карбонильной группе кетонов или альдегидов.

Циклические сложные эфиры оксикислот называются лактонами и выделяются в отдельную группу соединений.

Синтез

Основные методы получения сложных эфиров:

  • Этерификация — взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислотного катализа, например получение этилацетата из уксусной кислоты и этилового спирта:
    СН3COOH + C2H5OH = СН3COOC2H5 + H2O
    Частным случаем реакции этерификации является реакция переэтерификации сложных эфиров спиртами, карбоновыми кислотами или другими сложными эфирами:
    R'COOR'' + R'''OH = R'COOR''' + R''OH
    R'COOR'' + R'''COOH = R'''COOR'' + R'COOH
    R'COOR'' + R'''COOR'''' = R'COOR'''' + R'''COOR''
    Реакции этерификации и переэтерификации обратимы, сдвиг равновесия в сторону образования целевых продуктов достигается удалением одного из продуктов из реакционной смеси (чаще всего — отгонкой более летучих спирта, эфира, кислоты или воды; в последнем случае при относительно низких температурах кипения исходных веществ используется отгонка воды в составе азеотропных смесей).
  • взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот со спиртами, например получение этилацетата из уксусного ангидрида и этилового спирта:
    (CH3CO)2O + 2 C2H5OH = 2 СН3COOC2H5 + H2O
  • взаимодействие солей кислот с алкилгалогенидами
    RCOOMe + R'Hal = RCOOR' + MeHal
  • Присоединение карбоновых кислот к алкенам в условиях кислотного катализа (в том числе и кислотами Льюиса):
    RCOOH + R'CH=CHR'' = RCOOCHR'CH2R''
  • Алкоголиз нитрилов в присутствии кислот:
    RCN + H+ \to RC+=NH
    RC+=NH + R’OH \to RC(OR')=N+H2
    RC(OR')=N+H2 + H2O \to RCOOR' + +NH4
  • Алкилирование карбоновых кислот арилиакилтриазенами:
    ArN=NNHR + R1COOH \to R1COOR+ ArNH2 + N2

Свойства и реакционная способность

Сложные эфиры низших карбоновых кислот и простейших одноатомных спиртов — летучие бесцветные жидкости с характерным, зачастую фруктовым запахом. Сложные эфиры высших карбоновых кислот — бесцветные твердые вещества, температура плавления зависит как от длин углеродных цепей ацильного и спиртового остатков, так и от их структуры.

В ИК-спектрах сложных эфиров присутствуют характеристические полосы карбоксильной группы — валентных колебаний связей C=O при 1750—1700 см−1 и С-О при 1275—1050 см−1.

Атом углерода карбонильной группы сложных эфиров электрофилен, вследствие этого для них характерны реакции замещения спиртового остатка с разрывом связи ацил-кислород:

RCOOR1 + Nu \to RCONu + R1O
Nu = OH, R2O, NH2, R2NH, R2CH и т. п.

Такие реакции с кислородными нуклеофилами (водой и спиртами) зачастую катализируются кислотами за счет протонирования атома кислорода карбонила с образованием высокоэлектрофильного карбокатиона:

RCOOR1 + H+ \to RC+OHOR1,

который далее реагирует с водой (гидролиз) или спиртом (переэтерификация). Гидролиз сложных эфиров в условиях кислотного катализа является обратимым, гидролиз же в щелочной среде необратим из-за образования карбоксилат-ионов RCOO, не проявляющих электрофильных свойств.

Низшие сложные эфиры реагируют с аммиаком, образуя амиды, уже при комнатной температуре: так, например, этилхлорацетат реагирует с водным аммиаком, образуя хлорацетамид уже при 0 °C[2], в случае высших сложных эфиров аммонолиз идет при более высоких температурах.

Применение

Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей, пластификаторов, ароматизаторов.

Эфиры муравьиной кислоты
  • HCOOCH3 — метилформиат, tкип = 32 °C; растворитель жиров, минеральных и растительных масел, целлюлозы, жирных кислот; ацилирующий агент; используют в производстве некоторых уретанов, формамида.
  • HCOOC2H5 — этилформиат, tкип = 53 °C; растворитель нитрата и ацетата целлюлозы; ацилирующий агент; отдушка для мыла, его добавляют к некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат; применяют в производстве витаминов B1, A, E.
  • HCOOCH2CH(CH3)2 — изобутилформиат несколько напоминает запах ягод малины.
  • HCOOCH2CH2CH(CH3)2 — изоамилформиат (изопентилформиат) растворитель смол и нитроцеллюлозы.
  • HCOOCH2C6H5 — бензилформиат, tкип = 202 °C; имеет запах жасмина; используется как растворитель лаков и красителей.
  • HCOOCH2CH2C6H5 — 2-фенилэтилформиат имеет запах хризантем.
Эфиры уксусной кислоты
  • CH3COOCH3 — метилацетат, tкип = 58 °C; по растворяющей способности аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель, однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон.
  • CH3COOC2H5 — этилацетат, tкип = 78 °C; подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения (меньшей летучести).
  • CH3COOC3H7 — н-пропилацетат, tкип = 102 °C; по растворяющей способности подобен этилацетату.
  • CH3COOCH(CH3)2 — изопропилацетат, tкип = 88 °C; по растворяющим свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетатом.
  • CH3COOC5H11 — н-амилацетат (н-пентилацетат), tкип = 148 °C; напоминает по запаху грушу, применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем этилацетат.
  • CH3COOCH2CH2CH(CH3)2 — изоамилацетат (изопентилацетат), используется как компонент грушовой и банановой эссенции.
  • CH3COOC8H17 — н-октилацетат имеет запах апельсинов.
Эфиры масляной кислоты
  • C3H7COOCH3 — метилбутират, tкип = 102,5 °C; по запаху напоминает ранет.
  • C3H7COOC2H5 — этилбутират, tкип = 121,5 °C; имеет характерный запах ананасов.
  • C3H7COOC4H9 — бутилбутират, tкип = 166,4 °C;
  • C3H7COOC5H11 — н-амилбутират (н-пентилбутират) и C3H7COOCH2CH2CH(CH3)2 — изоамилбутират (изопентилбутират) имеют запах груш, а также служат растворителями в лаках для ногтей.
Эфиры изовалериановой кислоты
  • (CH3)2CHCH2COOCH2CH2CH(CH3)2 — изоамилизовалерат (изопентилизовалерат) имеет запах яблока.

Применение в медицине

В конце XIX — начале XX века, когда органический синтез делал свои первые шаги, было синтезировано и испытано фармакологами множество сложных эфиров. Они стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др. Как местнораздражающее и обезболивающее средство широко использовался метилсалицилат, в настоящее время практически вытесненный более эффективными средствами.

Сложные эфиры минеральных кислот

Примечания

См. также



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Сложные эфиры" в других словарях:

  • СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ — СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ, см. ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Сложные эфиры — см. Эфиры сложные …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ — см. Эфиры сложные …   Химическая энциклопедия

  • Эфиры сложные — Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот Сложные эфиры органические соединения, производные карбоновых или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа OH кислотной функции заменена на спиртовой остаток. Отличаются от простых эфиров,… …   Википедия

  • Сложные тиоэфиры — Общая структура сложных тиоэфиров Сложные тиоэфиры органические соединения, содержащие функциональную группу C S CO C и являющиеся сложными эфирами тиолов и карб …   Википедия

  • Эфиры простые — Простые эфиры органические вещества, имеющие формулу R O R1, где R и R1 углеводородные радикалы. Следует однако учитывать, что такая группа может входить в состав других функциональных групп соединений не являющихся простыми эфирами (см.… …   Википедия

  • ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ — органические соединения, продукты замещения атомов водорода групп ОН в минеральных или карбоновых кислотах на органические радикалы. Растворители (напр., этилацетат), пластификаторы, экстрагенты, сырье для синтеза полимеров (напр.,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЭФИРЫ — органические кислородосодержащие соединения; различают 2 класса: простые и сложные Э. Простые Э. органические соединения общей формулы R O R, где R одинаковые или различные углеводородные радикалы. Простые Э. (ПЭ) применяются: в органическом… …   Российская энциклопедия по охране труда

  • ЭФИРЫ — два основных класса органических кислородсодержащих веществ. Простые Э. органические соединения, имеющие общую формулу R О R, где R и R различные (или одинаковые) углеводородные группы (СН3 , С2Н5 , CgHj ); напр. диэтиловый эфир С2Н5 О С2Н5.… …   Большая политехническая энциклопедия

  • ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ — ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ, органические соединения, продукты замещения атомов водорода групп OH в минеральных или карбоновых кислотах на органические радикалы. Растворители (например, этилацетат), пластификаторы, экстрагенты, лекарственные средства (например …   Современная энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «Сложные эфиры» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.