МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
РЕФЕРАТ
На тему: Сложные эфиры
Выполнил(а): __________________
Проверил(а):___________________
г. Павлодар, 2017
Содержание
Введение
|
3
|
1 Строение
|
4
|
2 Номенклатура и
изомерия
|
4
|
3 Физические
свойства и нахождение в природе
|
5
|
4 Химические
свойства
|
5
|
5 Получение
|
6
|
6 Применение
|
7
|
Заключение
|
11
|
Список
использованных источников
|
12
|
Приложение
|
13
|
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
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.
Известны эфиры типа (RO)2S═O, но они не имеют
практического значения.
Из алкилсульфатов — солей сложных
эфиров высших спиртов и серной кислоты производят моющие средства. В общем виде
образование таких солей можно изобразить уравнениями:
Эти соли содержат в молекуле от 12 до 14
углеродных атомов и обладают очень хорошими моющими свойствами. Кальциевые и
магниевые соли растворимы в воде, а потому такие мыла моют и в жесткой воде.
Алкилсульфаты содержатся во многих стиральных порошках.
Они и обладают прекрасными моющими способностями.
Принцип их действия тот же, что и у обычного мыла, только кислотный остаток серной
кислоты лучше адсорбируется частицами загрязнения, а кальциевые соли
алкилсерной кислоты растворимы в воде, поэтому это моющее средство стирает и в
жесткой, и в морской воде.
Применение сложных эфиров органических кислот
Наибольшее применение в качестве растворителей
получили эфиры уксусной кислоты - ацетаты. Прочие эфиры (кислот молочной -
лактаты, масляной - бутираты, муравьиной - формиаты) нашли ограниченное
применение. Формиаты из-за сильной омыляемости и высокой токсичности в
настоящее время не используются. Определенный интерес представляют растворители
на основе изобутилового спирта и синтетических жирных кислот, а также
алкиленкарбонаты. Физико-химические свойства наиболее распространенных сложных
эфиров приведены в таблице (см. приложение).
Метилацетат СН3СООСН3.
Отечественной промышленностью технический метилацетат выпускается в виде
древесно-спиртового растворителя, в котором содержится 50% (масс.) основного
продукта. Метилацетат также образуется в виде побочного продукта при
производстве поливинилового спирта. По растворяющей способности метилацетат
аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель. Однако он
обладает большей токсичностью, чем ацетон.
Этилацетат С2Н5СООСН3.
Получают методом этерификации на лесохимических предприятиях при переработке
синтетической и лесохимической уксусной кислоты, гидролизного и синтетического
этилового спирта или конденсацией ацетальдегида. За рубежом разработан процесс
получения этилацетата на основе метилового спирта.
Этилацетат подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с
ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения (меньшей
летучести). Добавка 15-20 % этилового спирта повышает растворяющую способность
этилацетата в отношении эфиров целлюлозы, особенно ацетилцеллюлозы.
Пропилацетат СН3СООСН2СН2СН3.
По растворяющей способности подобен этилацетату.
Изопропилацетат СН3СООСН(СН3)2.
По свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетат.
Амилацетат CH3COOCH2CH2CH2CH2CH3,
т. кип. 148° С, иногда называют «банановым маслом» (которое он напоминает по
запаху). Он образуется в реакции между амиловым спиртом (часто – сивушным
маслом) и уксусной кислотой в присутствии катализатора. Амилацетат широко
применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем
этилацетат.
Фруктовые эфиры. Характер многих фруктовых запахов, таких, как
запахи малины, вишни, винограда и рома, отчасти обусловлен летучими эфирами,
например этиловым и изоамиловым эфирами муравьиной, уксусной, масляной и
валериановой кислот. Имеющиеся в продаже эссенции, имитирующие эти запахи,
содержат подобные эфиры.
Винилацетат CH2=CHOOCCH3, образуется
при взаимодействии уксусной кислоты с ацетиленом в присутствии катализатора.
Это важный мономер для приготовления поливинилацетатных смол, клеев и красок.
Мыла — это соли высших карбоновых кислот. Обычные мыла состоят главным образом из смеси
солей пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот. Натриевые соли образуют
твердые мыла, калиевые соли — жидкие мыла.
Мыла получаются при гидролизе жиров в
присутствии щелочей:
Обычное мыло плохо стирает в жесткой воде и
совсем не стирает в морской воде, так как содержащиеся в ней ионы кальция и
магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли:
Ca2+ + 2C17H35COONa→Ca(C17H35COO)2↓
+ 2Na+
В настоящее время для стирки в быту, для
промывки шерсти и тканей в промышленности используют синтетические моющие
средства, которые обладают в 10 раз большей моющей способностью, чем мыла, не
портят тканей, не боятся жесткой и даже морской воды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод,
что сложные эфиры находят широкое применение, как в быту, так и в
промышленности. Некоторые из сложных эфиров готовятся искусственно и под
названием «фруктовых эссенций» широко применяются в кондитерском деле, в
производстве прохладительных напитков, в парфюмерии и во многих других
отраслях. Жиры используют для многих технических целей. Однако особенно велико
их значение как важнейшей составной части рациона человека и животных, наряду с
углеводами и белками. Прекращение использования пищевых жиров в технике и
замена их непищевыми материалами – одна из важнейших задач народного хозяйства.
Эта задача может быть разрешена только при достаточно основательных знаниях о
сложных эфирах и дальнейшем изучении этого класса органических соединений.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Несмеянов А. Н., Несмеянов
Н. А., Начала органической химии, кн. 1-2, М.,1969-70.;
2.
Глинка Н. Л. Общая химия:
Учебное пособие для вузов. – 23-е изд., испр./ Под ред. В. А. Рабиновича. – Л.:
Химия, 1983;
3.
http://encycl.yandex.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ
Физико-химические свойства сложных эфиров
Название
|
Давление пара при 20°С, кПа
|
Молеку- лярная масса
|
Темпера- тура кипения при 101,325 кПа. °С
|
Плотность при 20°С. г/см3
|
Показа- тель перелом- ления n20
|
Поверхнос- тное натяжение 20°С. мН/м
|
Метилацетат
|
23,19
|
74,078
|
56,324
|
0,9390
|
1,36193
|
24,7625,7
|
Этилацетат
|
9,86
|
88,104
|
77,114
|
0,90063
|
1,37239
|
23,75
|
Пропилацетат
|
3,41
|
102,13
|
101,548
|
0,8867
|
1,38442
|
20,53
|
Изопропилацетат
|
8,40
|
102,13
|
88,2
|
0,8718
|
1,37730
|
22,1022
|
Бутилацетат
|
2,40
|
116,156
|
126,114
|
0,8813
|
1,39406
|
25,2
|
Изоиутилацетат
|
1,71
|
116,156
|
118
|
0,8745
|
1,39018
|
23,7
|
Втор-Бутилацетат
|
-
|
116,156
|
112,34
|
0,8720
|
1,38941
|
23,3322,1
|
Гексилацетат
|
-
|
114,21
|
169
|
0,890
|
-
|
-
|
Амилацетат
|
2,09
|
130,182
|
149,2
|
0,8753
|
1,40228
|
25,8
|
Изоамилацетат
|
0,73
|
130,182
|
142
|
0,8719
|
1,40535
|
24,6221,1
|
Ацетат монометилового эфира этиленгликоля (метилцеллозольвацетат)
|
0,49
|
118,0
|
144,5
|
1,007
|
1,4019
|
-
|
Ацетат моноэтилового эфира 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
|
-
|
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.