Справочники / Оганесян Э.Т., Попков В.А. Химия, ЕГЭ

По заместительной номенклатуре названия сложных эфиров производят от названия радикала спирта и названия кислоты (по заместительной номенклатуре) с заменой окончания -овая на -оат. Вначале указывают название радикала спирта:

O

CH3—C метилэтаноат

OCH3

O

CH3—C этилэтаноат

OC2H5

O

CH3—C пропилэтаноат

OC3H7

Физические свойства. Сложные эфиры, образованные низшими представителями кислот и спиртов, представляют собой жидкости. Многие сложные эфиры обладают приятными запахами фруктов.

Эфиры муравьиной кислоты. Муравьиноэтиловый эфир, или этилформиат, обладает запахом рома:

O

H—C

O—C2H5

Эфиры уксусной кислоты. Уксусноэтиловый эфир, или этилацетат,

O

H3С—C

O—C2H5

обладает приятным освежающим запахом. Этилацетат производится в огромных количествах. Он применяется в технике в качестве растворителя; значительное количество его идет на синтезы ацетоуксусного эфира и ряда лекарственных веществ (например антипирина).

Уксусноизоамиловый эфир, или изоамилацетат,

O

H3С—C

O—C5H11

обладает запахом груш. Изоамилацетат в больших количествах применяется как растворитель.

Перечисленные сложные эфиры применяются для изготовления искусственных фруктовых эссенций, используемых при производстве фруктовых вод, кондитерских изделий, а также в парфюмерии. В большинстве случаев для придания этим эссенциям наиболее естественных запахов, стойкости и т.д. смешивают несколько различных сложных эфиров с другими веществами (альдегидами, кислотами и т.д.). Например, малиновая эссенция состоит из 14 веществ.

В воде сложные эфиры растворяются очень мало. В органических

растворителях сложные эфиры растворяются легко.

Химические свойства. Реакция гидролиза (омыления) сложных эфиров является обратной реакцией этерификации. Процесс может проходить как в кислой, так и щелочной среде. В присутствии кислот реакция обратима, так как образующиеся при этом кислота и спирт вновь реагируют с образованием сложного эфира:

В присутствии щелочи реакция необратима, поскольку образующаяся кислота нейтрализуется щелочью:

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Составьте уравнение реакции этерификации между уксусной кислотой

?и пропанолом-2. Назовите продукт реакции.

2.Предельная карбоновая кислота, содержащая 36,3636% кислорода, при взаимодействии со вторичным спиртом образовала сложный эфир, плотность паров которого по аргону равна 3,25. Определите структуры кислоты и спирта и напишите образование сложного эфира на их основе.

Ответ: бутановая кислота; пропанол-2.

3.Какая масса уксусного альдегида понадобится для получения 32 г уксусноэтилового эфира?

Ответ: 32 г.

4.Какую массу уксусно-этилового эфира можно получить из 15 г уксус-

?ной кислоты и 20 г этанола, если массовая доля полученного эфира составляет 75% от теоретического?

Ответ: 16,5 г.

5.Какие массы уксусной кислоты и этилового спирта потребуются для получения 17,6 г уксусноэтилового эфира, если выход составляет 100%? Ответ: 12 г; 9,2 г.

6.Смешали 22 г уксусноэтилового эфира с водой и нагревали некоторое время. Остаток эфира отделили с помощью делительной воронки. На нейтрализацию водной фракции израсходовано 40 г 12,5% раствора NaOH. Какова массовая доля (%) разложившегося эфира от исходной массы?

Ответ: 50%.

7.При сжигании сложного эфира массой 1,16 г образовалось 2,64 г СО2 и 1,08 г Н2О. Плотность вещества по кислороду равна 3,625. Определите молекулярную формулу сложного эфира и напишите его возможные изомеры.

Ответ: С6Н12О2.

8.Непредельная одноосновная кислота при взаимодействии с этиловым спиртом образовала сложный эфир, содержащий 28,07% кислорода по массе и имеющий плотность по воздуху 3,931. Определите строение исходной кислоты, если известно, что присоединение воды или галогеноводорода к этой кислоте происходит не по правилу Марковникова. Ответ: СН3—СН=СН—СООН.

9.При взаимодействии карбоновой кислоты с одноатомным спиртом, содержащим 26,666% кислорода и 13,333% водорода, образовалось вещество, плотность паров которого по азоту равна 4,143. Определите молекулярную формулу кислоты, а также продукта ее реакции со спиртом. Напишите соответствующие уравнения реакций.

Ответ: пропановая кислота.

10.При сжигании 4,4 г сложного эфира образовалось 8,8 г СО2 и 3,6 г Н2О. Плотность паров этого вещества по кислороду равна 2,75. Определите строение исходного сложного эфира, если известно, что при его гидролизе образуется кислота, электролизом которой можно получить этан. Ответ: этилацетат.

11.Сложный эфир массой 5,1 г подвергли щелочному гидролизу, в результате которого образовалось 2,3 г спирта и 5,6 г калиевой соли монокарбоновой кислоты. При пиролизе полученной соли образовался этан. Определите молекулярную формулу сложного эфира.

Ответ: этилпропионат.

12.Карбоновая кислота массой 4,4 г этерифицирована одноатомным спиртом массой 3 г, при этом образовалось 0,9 г воды. Определите молекулярную формулу кислоты и сложного эфира, который образуется при взаимодействии со спиртом.

Ответ: бутановая кислота.

§ 3. Жиры

Жиры — природные соединения растительного, животного и микробного происхождения, представляющие собой смеси полных эфиров глицерина и жирных кислот. Общая формула жира:

H2C—O—C—R′′′

O

HC—O—C—R′′

O

H2C—O—C—R′

O

гдe R′, R′′ и R′′′ — радикалы высших жирных кислот.

Глицерин является постоянной составной частью природных жиров. Состав кислот, входящих в жиры, варьирует в пределах 50 соединений. В зависимости от строения жирных кислот различают твердые и жидкие жиры. В твердых жирах преобладают предельные высшие жирные кислоты, а в жидких жирах — непредельные.

Наиболее важные кислоты, входящие в состав жиров, следующие. Олеиновая кислота C17H33COOH является ненасыщенной высшей жирной кислотой. Входит в состав жидких жиров. Содержит непре-

дельную связь в углеводородном радикале:

CH3—(CH2)7—CH=CH— (CH2)7—COOH.

Линолевая кислота С17Н31СООН представляет собой ненасыщенную кислоту с двумя двойными связями:

CH3—(CH2)4—CH=CH—CH2—CH=CH—(CH2)7—COOH.

Входит в состав льняного, конопляного и макового масел. Линоленовая кислота С17Н29СООН сопутствует линолевой кислоте в

льняном масле. Содержит три двойные связи:

CH3—CH2—CH=CH—CH2—CH=CH—CH2—CH=CH—(CH2)7—COOH.

Линолевая и линоленовая кислоты необходимы для нормальной жизнедеятельности животного и человеческого организмов.

В жирах остаток глицерина, как правило, связан с тремя остатками высших жирных кислот. Такие полные эфиры глицерина называют триацилглицеринами, или триглицеридами. Например:

катализаторов — сульфокислот, которые одновременно легко эмульгируют жир. Этот метод получил название контакта Петрова.

Продуктами омыления жира по этому методу являются глицерин и свободные жирные кислоты:

Гидрогенизация жиров — это процесс присоединения водорода к остаткам ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав жира.

Таким путем осуществляется превращение жидких жиров (масел) в твердые, которые используют в производстве пищевого маргарина — ценного заменителя сливочного масла. Реакция гидрогенизации жира протекает по уравнению:

Реакции окисления жиров. Наличие непредельных связей в кислотах жиров является причиной их чувствительности к воздействию кислорода воздуха. Инициируемое светом окисление, как правило, затрагивает в первую очередь непредельные связи с образованием оксидов и пероксидов, которые далее расщепляются до карбонильных соединений – альдегидов и/или кислот, характеризующихся неприят-

ным запахом. Образовавшиеся таким путем продукты окисления придают маслу неприятный, прогорклый вкус. Такой окислительный процесс жиров и масел называется прогорканием.

Жиры имеют важное значение как пищевой продукт и характеризуются наибольшей энергетической ценностью. В организме животных и растений выполняют роль запасных питательных веществ. В технике жиры широко используют для изготовления олифы и масляных красок.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Почему жиры относят к сложным эфирам?

?2. Раскройте биологическое значение жиров.

3.Напишите формулу триглицерида, образованного олеиновой, пальмитиновой и стеариновой кислотами. Какую массу глицерина можно получить при гидролизе 100 г такого жира?

Ответ: 10,7 г.

4.Вычислите объем водорода, необходимый для гидрогенизации 100 г триолеина.

Ответ: 7,60 л.

5.При омылении 4,03 г триглицерида, образованного одной кислотой, получено 0,46 г глицерина. Определите кислоту, входящую в состав жира, и напишите структурную формулу этого триглицерида.

Ответ: С15Н31СООН.

6.Триглицерид имеет формульный состав С55Н96О6. Для полного гидрирования 4,26 г данного триглицерида потребовалось 0,56 л водорода. Установите возможную структурную формулу и назовите кислоты, входящие в состав жира, если известно, что одна из кислот является предельной.

Ответ: пальмитиновая, линолевая и линоленовая кислоты.

7.При гидролизе растительного масла, представляющего собой триглицерид, получено 0,046 г глицерина и 0,417 г одноосновной карбоновой

кислоты, которая в реакции бромирования присоединила 0,72 г Br2. Определите кислоту, входящую в состав масла, и напишите ее возможную структуру.

Ответ: С17Н29СООН.

8.Определите массу раствора гидроксида калия с концентрацией 30%,

?необходимого для гидролиза 0,403 г триглицерида, представляющего собой трипальмитин.

Ответ: 0,28 г.

9.Какую массу триолеина необходимо гидролизовать, чтобы получить 2,3 кг глицерина?

Ответ: 22,1 кг.

10.Для характеристики содержания свободных жирных кислот, содержащихся в жире, пользуются кислотным числом (к.ч.). Это количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных кислот в 1 г жира. Исходя из этого, рассчитайте объем раствора КОН с концентрацией 0,1 моль/л, необходимого для нейтрализации 8 г жира, кислотное число которого равно 3,5.

Ответ: 5 мл.

! ПОВТОРИМ И ЗАПОМНИМ

Функциональной группой, определяющей химию карбоновых кислот, является карбоксильная группа. Ее можно рассматривать как комбинацию карбонила и гидроксигруппы, влияющих друг на друга путем передачи электронных эффектов. Взаимное влияние этих групп способствует резкому снижению карбонильной активности и увеличению подвижности водорода в гидроксигруппе. Вследствие этого карбоксил способен отщеплять ион Н+ с образованием карбокси- лат-аниона. Характерной особенностью данного аниона является его устойчивость.

Карбоксильная группа одноосновна.

Гидроксигруппа, в свою очередь, влияет на карбонильную группу таким образом, что карбонильная активность в карбоксиле резко занижена по сравнению с альдегидами. Гидроксигруппа также характеризуется подвижностью: она легко замещается на нуклеофильные частицы. Карбоновые кислоты взаимодействуют с активными металлами, оксидами, гидроксидами с образованием устойчивых солей.

При замещении гидроксигруппы на остаток спирта (алкоксигруппу) получаются сложные эфиры.

Сложные эфиры легко гидролизуются в водной или водно-щелоч- ной среде.

Сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот называются жирами. Агрегатное состояние жиров определяется кислотным составом: преобладание непредельных высших

жирных кислот является причиной жидкой консистенции жира. Если в состав жира входят предельные высшие жирные кислоты, то жир является твердым. При гидролизе жира образуются глицерин и жирные кислоты. Для перевода жидких жиров в твердые используют реакцию гидрогенизации.