2. Сложные эфиры

Сложными эфирами называются органические соединения, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов (остатков спирта) и кислотных остатков, соединенных атомом кислорода.

Сложные эфиры можно рассматривать как производные кислот, у которых атом водорода в карбоксиле замещен радикалом:

R – C – O – R^/

ll

O

Общая формула сложных эфиров такая же, как и у карбоновых кислот С_nH_2nO₂.

Сложные эфиры могут быть образованы как органическими, так и неорганическими кислотами:

OH



СН₃– С – О – С₂Н₅О =S–O–C₂H₅О =N–O–C₂H₅

ll ll ll

О OO

этиловый эфир этиловый эфир этиловый эфир

уксусной кислоты серной кислоты азотной кислоты

Номенклатура сложных эфиров

Сложные эфиры в большинстве своем называют по тем кислотам и спиртам, остатки которых участвуют в их образовании. По систематической номенклатуре сложные эфиры называют, прибавляя в качестве приставки название спиртового радикала к названию кислоты, в котором окончание “- овая” заменяется на “- оат”.

Н – С = О СН₃– С = О СН₃– СН₂– С = О С₃Н₇– С = О

   

О – СН₃О – С₂Н₅ О – С₂Н₅ О – СН₃

метиловый эфир этиловый эфир этиловый эфир метиловый эфир

муравьиной уксусной пропионовой масляной

кислоты кислоты кислоты кислоты

метиловый эфир этиловый эфир этиловый эфир метиловый эфир

метановой этановой пропановой бутановой

кислоты кислоты кислоты кислоты

метилметаноат этилэтаноат этилпропаноат метилбутаноат

метилформиат этилацетат метилпропионат метилбутират

Изомерия сложных эфиров

Изомерия сложных эфиров определяется изомерией радикалов кислот и спиртов, участвующих в их образовании.

Сложные эфиры являются межклассовыми изомерами с карбоновыми кислотами, имея одинаковую общую формулу.

Физические свойства сложных эфиров

Сложные эфиры простейших и средних представителей кислот и спиртов - жидкости, легче воды, летучие, в большинстве случаев обладающие приятным запахом фруктов. Температуры кипения и плавления сложных эфиров ниже температур кипения и плавления исходных органических кислот. В воде растворимы лишь сложные эфиры с наименьшим числом углеродных атомов. Большинство сложных эфиров плохо растворяется в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях.

Таблица 16.6.

Показатели пожарной опасности сложных эфиров

Кислоты	Плотность , кг/м3	tкип	tвспышки	tсамовосп	НТПР	ВТПР
Метилацетат СН3СООСН3	927	57,3	– 15	470	– 15	10
Этилацетат СН3СООС2Н5	884	77,1	2	400	1	31
Бутилацетат СН3СООС4Н9	870	126,1	29	421	25	57
Амилацетат СН3СООС5Н11	877	148,4	25	360	20	58

Этилацетат – жидкость с приятным запахом, легко испаряется, плохо растворяется в воде. С воздухом этилацетат образует взрывоопасные смеси. Эфир способен к электризации. При контакте с сильными окислителями (перманганатом калия КMnO₄, хромовым ангидридом CrO₃, перекисью натрия Na₂O₂) самовозгорается.

Способы получения сложных эфиров

Важнейший способ получения сложных эфиров – реакция этерификации – кислота + спирт.

Н₂SO₄конц.

СН₃ – С –ОН + НО – СН₂– СН₂–СН₃СН₃– С – О– СН₂– СН₂–СН₃+ Н₂О

ll ll

О О

уксусная кислота пропанол-1 пропиловый эфир уксусной кислоты

(этановая) (пропилэтаноат)

С помощью метода меченых атомов доказано, что при этерификации от молекулы кислоты отщепляется гидроксил, а от молекулы спирта – водород.

Химические свойства сложных эфиров

1. Реакция этерификации

Основное химическое свойство – гидролиз сложных эфиров – расщепление сложных эфиров под действием воды. Эта реакция обратна реакции этерификации. Реакция протекает как в кислой (катализаторы реакции – протоны Н⁺), так и в щелочной среде (катализаторы реакции – гидроксид-ионы ОН^–).

Н⁺,(Н₂SO₄разб.)

СН₃– С – О– СН₂– СН₂–СН₃+ Н₂ОСН₃ – С – ОН + ОН – СН₂– СН₂–СН₃

ll ll

О О

пропиловый эфир уксусной кислоты уксусная пропанол-1

(пропилэтаноат) кислота

ОН^–,(NaОН)

СН₃– С – О– СН₂– СН₂–СН₃+ Н₂ОСН₃ – С – ОNa+ ОН – СН₂– СН₂–СН₃

ll ll

О О

пропиловый эфир уксусной кислоты ацетат пропанол-1

(пропилэтаноат) натрия

В присутствии щелочи реакция необратима, т.к. происходит омыление – образование солей карбоновых кислот.

В растворах разбавленных минеральных кислот соли карбоновых кислот вновь превращаются в исходную карбоновую кислоту:

2СН₃СООNa+H₂SO_{4 разб.}2СН₃СООН +Na₂SO₄

ацатат натрия уксусная кислота

2. Реакция восстановления

При восстановлении сложных эфиров образуется смесь двух спиртов:

С₂Н₅– С = О + 2 Н₂С₂Н₅– СН₂ – ОН + НО – СН – СН₃

 пропиловый спирт 

О – СН – СН₃ СН₃

 изопропиловый спирт

СН₃

изопропиловый эфир

пропановой кислоты

3. Взаимодействие с аммиаком

При взаимодействии сложных эфиров с аммиаком образуются амиды:

СН₃– С = О +NH₃СН₃– С = О + СН₃– ОН

  метанол

О – СН₃ NH₂

метилацетат амид уксусной кислоты

Применение сложных эфиров

Многие сложные эфиры обладают приятным запахом. Так, амиловый эфир муравьиной кислоты имеет запах вишни, изоамиловый эфир уксусной кислоты – запах груш. Эти эфиры идут на изготовление искусственных эссенций, используемых в производстве фруктовых вод и т.п., а также в парфюмерии.

Этилацетат используется в качестве растворителя, а также при изготовлении лекарственных средств.