ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ, продукты замещения атомов водорода групп ОН в минер. или карбоновых к-тах на углеводородные радикалы. Для многоосновных к-т различают полные и кислые эфиры (напр., ROSO2OR' и ROSO2OH, ROCOCH2COOR' и ROCOCH2COOH соотв., где R, R' - алкил, арил, гетерил). Строение Э. с. может быть представлено двумя резонансными структурами:

6046-2.jpg

Эфирная группировка планарна или близка к планарной: простая связь С — О (структура I) имеет конформацию с цисоидным расположением карбонильной двойной связи и связи О — R. Длина связи С = О в разл. Э. с. 0,119-0,122 нм, связи С — О 0,131-0,136 нм, углы ОСО 122-126°, СОС 113-118°.
По номенклатуре ИЮПАК названия Э. с. производят от назв. апкильной или арильной группы гидроксильного компонента и названия к-ты путем замены окончания "овая" на суффикс "ат", напр.: C2H5COOC2H5 - этилпропионат, CH3OSO2OH - метилсульфат. Нек-рые Э. с. имеют тривиальные названия.
Э. с.- главная составная часть жиров, восков, спермацета; входят в состав мн. эфирных масел.

Физические свойства. Э. с. низших карбоновых к-т и простейших спиртов - бесцв. летучие жидкости, часто с приятным фруктовым запахом; Э. с. высших карбоновых к-т - твердые бесцв. в-ва, почти лишенные запаха. Низшие Э. с. минер. к-т (алкилсульфиты, алкилсульфаты, алкилбораты) - маслянистые жидкости с приятным запахом; алкилсульфаты, начиная с С9Н17,- твердые соед. Т-ры кипения Э. с. низших спиртов ниже, чем соответствующих к-т; т-ры кипения сульфитов обычно ниже, чем сульфатов. Э. с. плохо раств. в воде, хорошо - в орг. р-рителях, обладают значит. дипольным моментом (6046-3.jpg 5,67 х 10-30-6,66 х 10-30 Кл х м).
В ИК спектрах Э. с. присутствуют характеристич. полосы в области 1750-1700 см-1 (валентные колебания группы С = О) и 1275-1050 см-1 (валентные колебания группы С — О). В УФ спектрах наблюдаются слабые полосы при6046-4.jpg 195-210 нм6046-5.jpg переход); для6046-6.jpgненасыщ. эфиров сильные полосы при6046-7.jpg 210 нм6046-8.jpg-переход), по мере увеличения ненасыщенности полоса сдвигается в длинноволновую область. В спектрах ПМР хим. сдвиг6046-9.jpg 3,7-4,1 м. д. (6046-10.jpgН-атом спиртового остатка) и6046-11.jpg 2-2,2 м. д. (6046-12.jpgН-атом кислотного остатка).

Химические свойства. Большинство р-ций Э. с. связано с нуклеоф. атакой по карбонильному атому углерода и замещением алкоксигруппы:

6046-13.jpg

Гидролиз Э. с. протекает как в кислой (минер. к-ты), так и в щелочной среде [водные или спиртовые р-ры NaOH, КОН, а также Ва(ОН)2, Са(ОН)2]:
6046-14.jpg

Кислотный гидролиз - обратимый процесс, щелочной -практически необратим, т. к. карбоксилат-анион RCOO- не м. б. атакован нуклеофилом. Скорость гидролиза увеличивается с повышением т-ры и с увеличением мол. массы эфира. Многие Э. с. (гл. обр. жиры) гидролизуются под действием ферментов.
При взаимод. Э. с. со спиртами происходит переэтерификация (см. ниже); кат.- H2SO4 или сухой НС1 либо алкоголят-ион. Аммонолиз и аминолиз Э. с. приводит соотв. к амидам RCONH2 и N-замещенным амидам RCONR'R"; катализаторами служат чаще всего NH4C1 или СН3ОК, р-рителями - диэтиловый эфир, бензол или сам амин (для ароматич. аминов). Низкомол. Э. с. реагируют с NH3 при комнатной т-ре, высокомол.- при повышенных т-ре и давлении. Иногда аммонолиз проводят при низкой т-ре, чтобы избежать побочных р-ций, напр.:

6046-15.jpg

Особенно легко протекает внутримол. аминолиз; напр.,6046-16.jpgаминоэфиры циклизуются уже при комнатной т-ре, давая пирролидоны:

6046-17.jpg

При взаимод. Э. с. с NH2OH образуются гидроксамовые к-ты RCONHOH, с гидразином - гидразиды RCONHNH2, с ацеталями или карбоновыми к-тами в присут. минер, к-т происходит обменная р-ция (см. Ацидолиз).
Р-ции Э. с. с реактивами Гриньяра и др. металлоорг. соед. приводят к образованию третичных спиртов (за исключением фэрмиатов, к-рые дают вторичные спирты):

6046-18.jpg

Э. с. вступают в сложноэфирную конденсацию с соед., содержащими активную метиленовую группу (см. Клайзена конденсация), диэфиры двухосновных к-т претерпевают внутримол. конденсацию (см. Дикмана реакция).
Э. с., образующие стабильные карбанионы и не проявляющие тенденции к самоконденсации, легко алкилируются; нек-рые из таких эфиров вступают в р-ции с разрывом связи алкил-кислород, напр.:

6046-19.jpg

Э. с. минер. и фторзамещенных карбоновых к-т алкилируют разл. соед. в щелочной среде, напр.:

6046-20.jpg

6046-21.jpg

При т-ре выше 300 °С Э. с. разлагаются с образованием алкенов, пиролиз ацетатов проводят в газовой фазе при 500-600 °С:

6046-22.jpg

Пиролиз Э. с. жирных к-т в присут. нек-рых металлов (Mg, Zn) или их оксидов приводит к кетонам:

6046-23.jpg

Бензоаты и оксалаты разлагаются при более низких т-рах в жидкой фазе.
Э. с. устойчивы к действию окислителей. Восстановление Э. с. (Na в этаноле, LiAlH4, A1H3 и др.) приводит к альдегидам, но обычно восстановление идет дальше - до первичного спирта:6046-24.jpg Каталитич. гидрирование Э. с. в присут. хромата (III) меди при т-ре 200-300 °С и давлении 10-30 МПа - пром. способ получения спиртов. При восстановлении эфиров алифатич. моно- и дикарбоновых к-т Na в кипящем ксилоле образуются ацилоины (см. Ацилоиновая конденсация).

Получение. Наиб. широко применяют этерификацию - взаимод. спиртов с к-тами: RCOOH + R'OH6046-25.jpgRCOOR' + H2O. Это - обратимая р-ция, в к-рой положение равновесия зависит от природы и кол-ва к-ты и спирта и характеризуется равновесной концентрацией продуктов этерификации (т. наз. предел этерификации), напр. при эквимол. соотношении СН3СООН и C2H5OH равновесие устанавливается, когда ~2/3 к-ты и спирта превращается в эфир. На скорость достижения предела этерификации влияют т-ра и катализаторы (сильные к-ты и их ангидриды, арилсульфоновые к-ты, кислые соли и кислые катионообменные смолы). Для повышения выхода воду из реакц. среды удаляют азеотропной дистилляцией. Легче всего этерифицируются первичные спирты, наиб. трудно - третичные.
Этерификацией наз. также методы получения Э. с. ацилированием спиртов, алкилированием к-т диазоалканами либо солей алкилгалогенидами.
Другой распространенный способ получения Э. с- переэтерификация - замена одного спиртового или кислотного остатка в молекуле Э. с. на другой. Осуществляют р-цию взаимод. Э. с. со спиртами, карбоновыми к-тами или др. Э. с. в присут. алкоголятов, щелочей, НС1, BF3, солей нек-рых металлов, напр.:

6046-26.jpg

Равновесие смещают вправо путем отгонки более летучих спирта, к-ты или эфира. Метод используют для получения Э. с., к-рые нельзя получить этерификацией, напр. виниловые или изопропиловые эфиры высших к-т.
Э. с. образуются также кислотным алкоголизмом нитрилов (кат.- H2SO4, HC1, n-толуолсульфокислота; р-ция 1); алкилированием карбоксилат-анионов (к-т или их солей) алкилгалогенидами, алкенами в присут. катализаторов (2,3); из альдегидов по Тищенко реакции; метиловые эфиры - р-цией к-т с диазометаном (4); эфиры минер. к-т - взаимод. последних, а также их галогенангадридов со спиртами или фенолами (5,6) либо минер. к-т с олефинами (7):

6046-27.jpg

6046-28.jpg

Для получения Э. с. используют окисление: кетонов Н2О2 или надкислотами (Байера-Виллигера реакция), ацетиленовых производных (8), соед., содержащих аллильную группу (9) и др.:

6046-29.jpg

Э. с. высших дикарбоновых к-т получают из солей кислых эфиров дикарбоновых к-т в условиях электрохим. р-ции Кольбе:

2ROOC(CH2)nCOONa6046-30.jpg ROOC(CH2)2nCOOR

Э. с. серной и фосфорной к-т образуются при окислении соответствующих сульфитов и фосфитов.

Определение. Для обнаружения Э. с. используют их р-цию с гидроксиламином: образующиеся гидроксамовые к-ты дают с FеС13 характерное красное окрашивание, для определения -кислотное число и эфирное число, а также методы хроматографии.

Применение. Э. с.- р-рители, пластификаторы, экстрагенты, лек. средства (напр., нитроглицерин), сырье для синтеза полимеров (напр., метилметакрилат) и фармацевтич. препаратов (напр., производных салициловой к-ты). Э. с. серной к-ты используют как алкилирующие агенты; Э. с. фосфорной к-ты - инсектициды, флотореагенты, присадки к маслам; низшие Э. с. карбоновых к-т применяют в парфюмерии и пищ. пром-сти.
См. также Ацетоуксусный эфир, Винилацетат, Глицериды, Метилметакрилат, Этилацетат и др.

Лит.: Вейганд-Хильгетаг, Методы эксперимента в органической химии, пер. с нем., М., 1968; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 4, М., 1983, с. 288-388; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 9, N. Y., 1980, p. 311-37.

Л. Н. Максимова.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков