4.2. Простые эфиры спиртов

Простыми эфирами называются органические соединения, в которых два углеводородных радикала связаны между собой атомом кислорода. Простые эфиры можно рассматривать как продукты замещения атома водорода в гидроксиле спирта радикалом:

R – O – H  R – O – R^/

Общая формула простых эфиров С_nH_2n+2O.

Радикалы в молекуле простого эфира могут быть одинаковыми, например, в эфире СН₃ – О – СН₃, или же разными, например, в эфире СН₃ – О – С₃Н₇. Эфир, имеющий различные радикалы, называется смешанным.

Номенклатура простых эфиров

Обычно эфиры называются по тем радикалам, которые входят в их состав (рациональная номенклатура).

По международной номенклатуре простые эфиры обозначают как производные углеводородов, в которых атом водорода замещен алкоксигруппой (RO –), например, метоксигруппой СН₃О –, этоксигруппой С₂Н₅О – и т.д.

Простой эфир	Рациональная номенклатура	Номенклатура ИЮПАК
СН3– О – СН3	диметиловый эфир	метокисметан
С2Н5– О – С2Н5	диэтиловый эфир	этоксиэтан
СН3– О – С2Н5	метилэтиловый эфир	метоксиэтан
С2Н5– О – С3Н7	этилпропиловый эфир	этоксипропан

Изомерия простых эфиров

1. Изомерия простых эфиров определяется изомерией радикалов, связанных с кислородом.

С₄Н₁₀О

СН₃– О – СН₂– СН₂– СН₃ метилпропиловый эфир

С₂Н₅– О – С₂Н₅диэтиловый эфир

СН₃- О – СН – СН₃метилизопропиловый эфир



СН₃

2. Межклассовыми изомерами простых эфиров являются одноатомные спирты.

СН₃– СН₂– СН₂– СН₂– ОН бутанол-1

Физические свойства простых эфиров

Диметиловый и метилэтиловый эфиры представляют собой при обычных условиях газообразные вещества.

Начиная с диэтилового эфира, вещества этого класса представляют собой бесцветные, легкоподвижные жидкости с характерным запахом.

Простые эфиры легче воды и почти не растворяются в ней. Из-за отсутствия водородных связей между молекулами, простые эфиры кипят при более низкой температуре, чем соответствующие спирты.

В органических растворителях простые эфиры растворяются легко и сами растворяют многие вещества.

Наиболее распространенным соединением этого класса является диэтиловый эфир С₂Н₅ – О – С₂Н₅. Получен диэтиловый эфир был еще в XVI веке Кордусом. Очень часто его называют “серный эфир”. Это название, полученное в XVIII веке, связано со способом получения эфира: взаимодействие этилового спирта с серной кислотой.

Диэтиловый эфир – бесцветная, очень подвижная жидкость с сильным характерным запахом. Это вещество чрезвычайно взрывопожароопасно.

Температура кипения диэтилового эфира 34,6⁰С, температура замерзания 117⁰С. Эфир плохо растворим в воде (1 объем эфира растворяется в 10 объемах воды). Эфир легче воды (плотность 714 г/л).

Диэтиловый эфир склонен к электризации: разряды статического электричества могут возникнуть в момент переливания эфира и послужить причиной его воспламенения.

Пары диэтилового эфира в 2,5 раза тяжелее воздуха и образует с ним взрывоопасные смеси. Концентрационные пределы распространения пламени КПР 1,7 – 49 %.

Пары эфира могут распространяться на значительные расстояния, сохраняя при этом способность к горению. Основная мера предосторожности при работе с эфиром – это удаление от открытого огня и сильно нагретых приборов и поверхностей, включенных электрических плиток.

Температура вспышки эфира – 45⁰С, температура самовоспламенения 164⁰С.

При горении эфир горит синеватым пламенем с выделением большого количества тепла. Пламя эфира быстро увеличивается, т.к. верхний слой его быстро нагревается до температуры кипения. При горении эфир нагревается в глубину. Скорость роста нагретого слоя составляет 45 см/час, а скорость выгорания его со свободной поверхности 30 см/час.

При контакте с сильными окислителями (KMnO₄, CrO₃, галогены) диэтиловый эфир самовозгорается.

Кроме этого, при контакте с кислородом воздуха диэтиловый эфир может образовывать перекисные соединения, которые являются чрезвычайно взрывоопасными веществами.

Способы получения простых эфиров

1. Межмолекулярная дегидратация спиртов

H₂SO₄конц.

С₂Н₅–ОН + НО – С₂Н₅С₂Н₅– О – С₂Н₅+ Н₂О

этанол диэтиловый эфир

2. Взаимодействие галогеноводородов и алкоголятов

СН₃–I+NaOС₂Н₅СН₃– О – С₂Н₅+NaI

иодметан этилат метилэтиловый

натрия эфир

Химические свойства простых эфиров

1. Простые эфиры – довольно инертные вещества, не склонные к химическим реакциям. Однако при действии концентрированных кислот они разлагаются

С₂Н₅– О – С₂Н₅+ НI _конц.С₂Н₅ОН + С₂Н₅I

диэтиловый этанол иодэтан

эфир

2. Реакции окисления

1. Полное окисление - горение:

С₄Н₁₀О + 6(О₂+ 3,76N₂)4СО₂+ 5Н₂О + 63,76N₂

2. Неполное окисление

При стоянии, особенно на свету, эфир под влиянием кислорода окисляется и разлагается с образованием ядовитых и взрывоопасных продуктов– перекисных соединений и продуктов их дальнейшего разложения.

Н ОН

\ /

О – С – СН₃

С₂Н₅– О – С₂Н₅+ 3[О]

О – С – СН₃

/ \

НО Н гидроперекись оксиэтила

Применение простых эфиров

Диэтиловый эфир является хорошим органическим растворителем. Его применяют для извлечения различных полезных веществ из растений, для чистки тканей, при изготовлении порохов и искусственного волокна.

В медицине эфир применяется для общего наркоза. Впервые с этой целью при проведении хирургической операции эфир был использован американским врачом Джексоном в 1842 году. За введение этого метода горячо боролся русский хирург Н.И. Пирогов.