Эфирная кислота. Сложные эфиры в быту

Однако стоит отметить, что их использование имеет огромное положительное значение на организм человека, и необходим в употреблении так же, как и углеводы с белками.

Что же такое эти сложные эфиры?

Эфиры или как еще называют эстеры - это производные оксокислот (карбон, а также неорганические соединения) которые имеют общую формулу, и, по сути, являются продуктами, которые взаимозаменяют атомы водорода гидроксилов - ОН с кислотной функцией на углеводородный остаток (алифатический, алкенильный, ароматический или же гетероароматический), они так же рассматриваются как ацелпроизводные спиртов.

Наиболее распространенные сложные эфиры и область их применения

• Ацетаты - это эфиры уксусной кислоты, которые применяются в качестве растворителей.
• Лактаты - молочные кислоты, имеют органическое применение.
• Бутираты - масляные, так же имеют органическое применение.
• Формиаты - муравьиная кислота, но из-за высокой вместимости токсинов, особо не используется.
• Так же стоит упомянуть растворители на основе изобутилового спирта, а также синтетических жирных кислот, и алкиленкарбонаты.
• Метилацетат - он производится как древесно - спиртовой раствор. Во время производства поливинилового спирта, он образуется как дополнительный продукт. За способность растворять, его используют как заменитель ацетону, но имеет более высокие токсические свойства.
• Этилацетат - этот эфир образуется с помощью метода этерификации на предприятиях по лесохимии, во время переработки синтетической и лесохимической уксусной кислоты. Так же можно получить этилацетат на основе метилового спирта. Этилацетат имеет способность растворять большую часть полимеров, как и ацетон. При необходимости можно приобрести Этилацетат в Казахстане . Его способности велики. Так, Его преимущество перед ацетоном в том, что имеет достаточно высокую температуру кипения и меньшую летучесть. Стоит добавить 15-20% этилового спирта и повышается способность растворять.
• Пропилацетат - схож с этилацетатом способностью растворять.
• Амилацетат - своим ароматом напоминают запах масла банана. Область применения - растворитель лаков, потому как медленно растворяется.
• Эфиры с ароматом фруктов.
• Винилацетат - область применения заключается в приготовлении клея, красок и смол.
• Натриевые и калиевые соли образуют мыла.

Рассмотрев и немного изучив преимущества и область использования сложных эфиров, понимаешь, что они составляют огромную необходимость в жизнедеятельности человека. Способствуют развитию во многих областях деятельности.

При взаимодействии карбоновых кислот со спиртами (реакция этерификации) образуются сложные эфиры:
R 1 -COOH (кислота) + R 2 -OH (спирт) ↔ R 1 -COOR 2 (сложный эфир) + H 2 O
Эта реакция обратима. Продукты реакции могут взаимодействовать друг с другом с образованием исходных веществ — спирта и кислоты. Таким образом, реакция сложных эфиров с водой — гидролиз сложного эфира — обратна реакции этерификации. Химическое равновесие, устанавливающееся при равенстве скоростей прямой (этерификации) и обратной (гидролиз) реакций, может быть смещено в сторону образования эфира присутствием водоотнимающих веществ.

Сложные эфиры в природе и технике

Сложные эфиры широко распространены в природе, находят применение в технике и различных отраслях промышленности. Они являются хорошими растворителями органических веществ, их плотность меньше плотности воды, и они практически не растворяются в ней. Так, сложные эфиры с относительно небольшой молекулярной массой представляют собой легковоспламеняющиеся жидкости с невысокими температурами кипения, имеют запахи различных фруктов. Их применяют в качестве растворителей лаков и красок, ароматизаторов изделий в пищевой промышленности. Например, метиловый эфир масляной кислоты имеет запах яблок, этиловый спирт этой кислоты – запах ананасов, изобутиловый эфир уксусной кислоты – запах бананов:
C 3 H 7 -COO-CH 3 (метиловый эфир масляной кислоты);
C 3 H 7 -COO-C 2 H 5 (этиловый эфир масляной кислоты);
CH 3 -COO-CH 2 -CH 2 (изобутиловый эфир уксусной кислоты)
Сложные эфиры высших карбоновых кислот и высших одноосновных спиртов называют восками . Так, пчелиный воск состоит главным образом из эфира пальмитиновой кислоты мирицилового спирта C 15 H 31 COOC 31 H 63; кашалотовый воск – спермацет – сложный эфир той же пальмитиновой кислоты и цетилового спирта C 15 H 31 COOC 16 H 33

Производные карбоновых или неорганических кислот, в которых атом водорода в гидроксильной группе замещён радикалом, называются сложными эфирами. Обычно общую формулу сложных эфиров обозначают как два углеводородных радикала, присоединённых к карбоксильной группе - C n H 2n+1 -COO-C n H 2n+1 или R-COOR’.

Номенклатура

Названия сложных эфиров составляются из названий радикала и кислоты с суффиксом «-ат». Например:

• CH 3 COOH - метилформиат;
• HCOOCH 3 - этилформиат;
• CH 3 COOC 4 H 9 - бутилацетат;
• CH 3 -CH 2 -COO-C 4 H 9 - бутилпропионат;
• CH 3 -SO 4 -CH 3 - диметилсульфат.

Также используются тривиальные названия кислоты, входящей в состав соединения:

• С 3 Н 7 СООС 5 Н 11 - амиловый эфир масляной кислоты;
• HCOOCH 3 - метиловый эфир муравьиной кислоты;
• CH 3 -COO-CH 2 -CH(CH 3) 2 - изобутиловый эфир уксусной кислоты.

Рис. 1. Структурные формулы сложных эфиров с названиями.

Классификация

В зависимости от происхождения сложные эфиры делятся на две группы:

• эфиры карбоновых кислот - содержат углеводородные радикалы;
• эфиры неорганических кислот - включают остаток минеральных солей (C 2 H 5 OSO 2 OH, (CH 3 O)P(O)(OH) 2 , C 2 H 5 ONO).

Наиболее разнообразны сложные эфиры карбоновых кислот. От сложности строения зависят их физические свойства. Эфиры низших карбоновых кислот - летучие жидкости с приятным ароматом, высших - твёрдые вещества. Это плохо растворимые соединения, плавающие на поверхности воды.

Виды сложных эфиров карбоновых кислот приведены в таблице.

Вид	Описание	Примеры
Фруктовые эфиры	Жидкости, молекулы которых включают не более восьми атомов углерода. Обладают фруктовым ароматом. Состоят из одноатомных спиртов и карбоновых кислот	CH 3 -COO-CH 2 -CH 2 -CH(CH 3) 2 - изоамиловый эфир уксусной кислоты (запах груши); C 3 H 7 -COO-C 2 H 5 - этиловый эфир масляной кислоты (запах ананаса); CH 3 -COO-CH 2 -CH-(CH 3) 2 - изобутиловый эфир уксусной кислоты (запах банана).
	Жидкие (масла) и твёрдые вещества, содержащие от девяти до 19 атомов углерода. Состоят из глицерина и остатков карбоновых (жирных) кислот	Оливковое масло - смесь глицерина с остатками пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой кислот
	Твёрдые вещества с 15-45 атомами углерода	CH 3 (CH 2) 14 -CO-O-(CH 2) 29 CH 3 -мирицилпальмитат

Рис. 2. Воск.

Сложные эфиры карбоновых кислот - главная составляющая ароматных эфирных масел, которые содержатся в плодах, цветах, ягодах. Также входят в состав пчелиного воска.

Рис. 3. Эфирные масла.

Получение

Получают сложные эфиры несколькими способами:

• реакцией этерификации карбоновых кислот со спиртами:

  CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O;

• реакцией ангидридов карбоновых кислот со спиртами:

  (CH 3 CO) 2 O + 2C 2 H 5 OH → 2CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O;

• реакцией солей карбоновых кислот с галогенуглеводородами:

  CH 3 (CH 2) 10 COONa + CH 3 Cl → CH 3 (CH 2) 10 COOCH 3 + NaCl;

• реакцией присоединения карбоновых кислот к алкенам:

  CH 3 COOH + CH 2 =CH 2 → CH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O.

Свойства

Химические свойства сложных эфиров обусловлены функциональной группой -COOH. Основные свойства сложных эфиров описаны в таблице.

Сложные эфиры используются в косметологии, медицине, пищевой промышленности в качестве ароматизаторов, растворителей, наполнителей.

Что мы узнали?

Из темы урока химии 10 класса узнали, что такое сложные эфиры. Это соединения, включающие два радикала и карбоксильную группу. В зависимости от происхождения могут содержать остатки минеральных или карбоновых кислот. Сложные эфиры карбоновых кислот делятся на три группы: жиры, воски, фруктовые эфиры. Это плохо растворимые в воде вещества с небольшой плотностью и приятным ароматом. Сложные эфиры реагируют со щелочами, водой, галогенами, спиртами и аммиаком.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 89.

Введение -3-

1. Строение -4-

2. Номенклатура и изомерия -6-

3. Физические свойства и нахождение в природе -7-

4. Химические свойства -8-

5. Получение -9-

6. Применение -10-

6.1 Применение сложных эфиров неорганических кислот -10-

6.2 Применение сложных эфиров органических кислот -12-

Заключение -14-

Использованные источники информации -15-

Приложение -16-

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:

гдеR", 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 СН 3 - (CH 2) 2 - СООН

3. Пальмитиновая кислота СН 3 - (CH 2) 14 - СООН

4. Стеариновая кислота СН 3 - (CH 2) 16 - СООН

Алкеновые кислоты

5. Олеиновая кислота С 17 Н 33 СООН

СН 3 -(СН 2) 7 -СН === СН-(СН 2) 7 -СООН

Алкадиеновые кислоты

6. Линолевая кислота С 17 Н 31 СООН

СН 3 -(СН 2) 4 -СН = СН-СН 2 -СН = СН-СООН

Алкатриеновые кислоты

7. Линоленовая кислота С 17 Н 29 СООН

СН 3 СН 2 СН = CHCH 2 CH == CHCH 2 CH = СН(СН 2) 4 СООН

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 начинаетсясо 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

6.1 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 SiCl 4 реагируют диалкилдихлорсиланы, например ((СН 3) 2 SiCl 2 , 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 TiO 2 применяются для пропитки тканей с целью придания им водонепроницаемости.

Эфиры азотной кислоты. Их получают действием на спирты смеси азотной и концентрированной серной кислот. Метилнитрат СН 3 ONO 2 , (т. кип. 60° С) и этилнитрат C 2 H 5 ONO 2 (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(CH 2 ONO 2) 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.

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)

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

Общая формула сложных эфиров:

Номенклатура сложных эфиров.

Название создается следующим образом: вначале указывается группа R, присоединенная к кислоте, затем – название кислоты с суффиксом «ат» (как и в названиях неорганических солей: карбонат натрия, нитрат хрома). Примеры на рис. 2

Рис. 2. НАЗВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ . Фрагменты молекул и соответствующие им фрагменты названий выделены одинаковым цветом. Сложные эфиры обычно рассматривают как продукты реакции между кислотой и спиртом, например, бутилпропионат можно воспринимать как результат взаимодействия пропионовой кислоты и бутанола.

Если используют тривиальное название исходной кислоты, то в название соединения включают слово «эфир», например, С 3 Н 7 СООС 5 Н 11 – амиловый эфир масляной кислоты.

Гомологический ряд сложных эфиров.

Общая формула сложных эфиров R1--CO---R2, где R1 и R2 - углеводные радикалы. Сложные эфиры - это производные кислот, у которых Н в гидроксиле замещен на радикал. Сложные эфиры называют по кислотам и спиртам. которые участвуют в образовании

Н-СО-О-СН3-- метилформиат или метиловый эфир муравьиной кислоты или муравьинометиловый эфир.

СН3-СО-О-С2Н5- этилацетат или этиловый эфир уксусной кислот или, уксусноэтиловый эфир..

С3Н7-СО-О-СН3 - метиловый эфир масляной кислоты или метилбутират

С3Н7-СО-О-С2Н5 - этиловый эфир масляной кислоты.или этилбутират

Короче тебе надо таблицу карбоновых кислот списать. а к ним название соли (муравьиная- формиат,уксусная- ацетат, пропионовая-пропинат.масляная бутират, валериановая-валериат, капроновая-капронат., энантовая-энантонат, щавелевая - оксалат. малоновая - малонат. янтарная- сукцинат....Смотри как образуются названия эфиров.

СН3- СО-О (это уксусная кислота без Н) --С5Н11-(это одновалентный радикал пентил(амил)- таблица) вот получается название этого эфира.

Уксусноамиловый эфир,аминовый эфир уксусной кислоты.амилацетат. Ещё смотри.

СН3СН2СН2СН2-СО-О (пентановая или валериановая к-та) ---С4Н9(это бутил) - бутилвалериат, валерианобутиловый эфир, бутиловый эфир валериановой кислоты.

Изомерия.

Для сложных эфиров характерна изомерия углеводородного скелета. Например, изомерами являются пропилацетат и изопропилацетат. Поскольку в молекуле сложного эфира содержится два углеводородных радикала - в остатке кислоты и в остатке спирта - то возможна изомерия каждого из радикалов. Например, изомерами являются пропилацетат и изопропилацетат (изомерия в спиртовом радикале) или этилбутират и этилизобутират (изомерия в кислотном радикале).

Физические свойства. Сложные эфиры - бесцветные жидкости, малорастворимые или совсем не растворимые в воде, обладают специфическим запахом (в малых концентрациях - приятным, часто фруктовым или цветочным). Сложные эфиры высших спиртов и высших кислот - твердые вещества.

Химические свойства . Наиболее характерная реакция для сложных эфиров - гидролиз. Гидролиз происходит в присутствии кислот или щелочей. При гидролизе сложного эфира в присутствии кислот образуется карбоновая кислота и спирт:

При гидролизе сложного эфира в присутствии щелочей образуются соль карбоновой кислоты и спирт:

Способы получения.

Способы получения сложных эфиров. Основные продукты и области их применения. Условия проведения реакции этерификации органических кислот со спиртами. Катализаторы процесса. Особенности технологического оформления реакционного узла этерификации.

1. Взаимодействие кислот со спиртами:

Это наиболее распространенный способ получения сложных эфиров.

2. Синтез сложных эфиров методом конденсации альдегидов:

Синтез сложных эфиров из альдегидов (реакция Тищенко) осуществляется в присутствии алкоголята алюминия, активированного хлоридом железа или, что лучше, хлоридом алюминия и окисью цинка. Данный метод имеет промышленное значение.

3. Присоединение органических кислот к алкенам:

4. Синтез сложных эфиров путем дегидрогенизации спиртов:

5. Получение сложных эфиров методом переэтерификации.

Данная реакция имеет две разновидности: реакция обмена между эфиром и спиртом спиртовыми радикалами (реакция алкоголиза):

и реакция обмена кислотными радикалами у спиртовой группы эфира:

6. Синтез эфиров из ангидридов кислот и спиртов:

7. Взаимодействие кетонов со спиртами:

8. Взаимодействие между галоидангидридами и спиртами:

9. Реакция между серебряными или калиевыми солями кислот и алифатическими галоидными производными:

10. Взаимодействие кислот с алифатическими диазосоединениями

Применение.

Некоторые сложные эфиры используют как растворители (наибольшее практическое значение имеет этилацетат). Многие сложные эфиры благодаря приятному запаху применяются в пищевой и парфюмернокосметической промышленности. Сложные эфиры непредельных кислот используют для производства оргстекла, наиболее широко для этой цели используется метилметакрилат.

На тему

«Простые и сложные эфиры»

Выполнила:Манжиева А.А.