Сложные эфиры

Презентация: "Сложные эфиры" (скачать, zip 4,18 МБ)

Среди всех человеческих ощущений нет ощущения более загадочного, чем обоняние. Что может быть приятнее, чем аромат свежеиспеченной булочки, любимых цветов, фруктов или молотого кофе? Запахи бывают самые разнообразные. Так, химическое соединение, запах которого человек может обнаружить, при наименьшей концентрации вещества в воздухе ванилин. Достаточно 2∙10-11г ванилина на 1 л воздуха, чтобы мы почувствовали его присутствие. Животные используют обоняние для поиска пищи, запах для них – средство коммуникации, взаимодействия полов. Акула способна за 1 км почуять в воде запах капли крови. Лосось находит место своего рождения по запаху за сотни километров. Собака-ищейка различает до 500 тыс. запахов. Моль чует запах за 10-11 км.

Творческое задание: закончите фразу «Запах – это…»

Запах специфическое ощущение присутствия в воздухе летучих пахучих веществ (летучих ароматных веществ или ЛАВ), обнаруживаемых химическими рецепторами обоняния, расположенными в носовой полости животных и людей (Википедия).

Приятные ароматы цветов, плодов и ягод в значительной степени обусловлены присутствующими в них сложными эфирами (см. и скачать PDF 295КБ "Сложные эфиры органических кислот: аромат, формула, название").

Сложные эфиры – производные карбоновых кислот, у которых водород гидроксильной группы замещен на углеводородный радикал.

Общая формула сложных эфиров органических кислот

или СnH2nO2

где R и R׀ — углеводородные радикалы (в сложных эфирах мура­вьиной кислоты R — атом водорода).

Физические свойства сложных эфиров органических кислот

Сложные эфиры низших карбоновых кислот и простейших одноатомных спиртов летучие бесцветные жидкости малорастворимые или совсем не растворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях, с характерным, зачастую фруктовым запахом, с плотностью меньше плотности воды. Сложные эфиры высших карбоновых кислот бесцветные твердые вещества. Сложные эфиры имеют, как правило, более низкую темпера­туру кипения, чем соответствующие им кислоты. Например, стеа­риновая кислота кипит при 232 °С (Р = 15 мм рт. ст.), а метилстеарат — при 215 °С (Р =15 мм рт. ст.). Объясняется это тем, что между молекулами сложных эфиров отсутствуют водородные связи.

Номенклатура сложных эфиров органических кислот

По международной номенклатуре ИЮПАК, название сложных эфиров образуется от названия радикала спирта (R׀) и название алкана, содержащего столько же атомов углерода, что и карбоновая кислоты с добавлением окончания -оат.

СН3 СОО С2Н5 СН3 СН2 СОО СН3

этилэтаноат метилпропаноат

По рациональной номенклатуре название сложных эфиров образуется от названия радикала спирта (R׀) и названия иона соответствующей кислоты.

СН3 СОО СН3 Н СОО С2Н5

метилацетат этилформиат

По тривиальной номенклатуре название сложных эфиров образуется от название радикала спирта (R׀) с добавлениемокончание с суффиксом «овый», слова эфир и названия карбоновой кислоты (в Р.п.).

СН3 – СОО – СН2 – СН2 – СН3 Н – СОО – СН2 – СН3

пропиловый эфир этиловый эфир

уксусной кислоты муравьиной кислоты

Изомерия сложных эфиров органических кислот

Для сложных эфиров характерна структурная изомерия

1) Изомерия углеродного скелета.

Поскольку в молекуле сложного эфира содержится два углеводородных радикала в остатке кислоты и в остатке спирта то возможна изомерия каждого из радикалов, начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку с пропилового спирта.

СН3 СН2 СН2 СН2 С О С2Н5 СН3 СН СН2 C О С2Н5

‖ ׀ ‖

О СН3 О

этилбутират этилизобутират

СН3 С О СН2 СН2 СН3 СН3 C О СН СН3

‖ ‖ ׀

О О СН3

пропилацетат изопрорилацетат

2) Изомерия положения сложноэфирной группировки –СОО–. Этот вид изомерии начинается со сложных эфиров, в молекулах которых содержится не менее 4 атомов углерода.

СН3 СОО С2Н5 С2Н5 СОО СН3

этилацетат метилпропионат

3) Межклассовая изомерия предельным монокарбоновым кислотам

СН3 – СОО – СН3 СН3 СН2 СООН

метилацетат пропановая кислота

СН3 СОО С2Н5 СН3 СН2 СН2 СООН СН3 СН(СН3) СООН

этилацетат бутановая кислота изобутановая кислота

Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: изомерия положения кратной связи; цис-транс-изомерия.

Химические свойства сложных эфиров

1) Кислотный гидролиз

СН3 – СОО – С2Н5 + H2O ↔ СН3 – СООН + С2Н5OH

2) Щелочной гидролиз (омыление)

СН3 – СОО – С2Н5 + NaOH → СН3 – СООNa + С2Н5OH

3) Восстановление (гидрирование), в результате которого образуются спирты (один или два) (Ni/Pt, t0С)

СН3 – СОО – С2Н5 + 2H2 → 2С2Н5OH

История открытия сложных эфиров

Много веков назад арабы уже знали различные способы получения душистых веществ из растений и выделений животных. Душистые вещества содержатся обычно в виде капелек в особых клетках. Они встречаются в цветах, листьях, кожуре плодов и даже в древесине. Их называют эфирными маслами. Они представляют собой сложные смеси душистых органических веществ.

В 1759 г. Л. де Лаурагваис перегонял крепкую уксусную кислоту с винным спиртом и получил некоторое количество жидкости, запах которой отличался от запаха исходных веществ. Так впервые был получен сложный эфир — продукт взаимодействия карбоновой кислоты и спирта: Н+

СН3СООН + С2Н5ОН ↔ СН3ООС2Н5 + Н2О

Аналогичным способом был получен в 1777 г. этиловый эфир муравьиной кислоты.

Термин «эфир» впервые применил к синтетическим веществам Карл Вильгельм Шееле (1742-1786) в 1782 г. в труде «Исследования и заметки об эфире» он указал, что исходными веществами для их получения служат карбоновые кислоты и спирты, а в качестве катализатора используется минеральная серная кислота.

Получение сложных эфиров

Прошло более 200 лет, а способ получения сложных эфиров не изменился. Сложные эфиры можно получить при взаимодействии карбоновой кислоты и спирта (реакция этерификации).

Н+

С2Н5ОН + СН3СООН ↔ СН3СООС2Н5 + Н2О

этилацетат

Применение сложных эфиров

Сложные эфиры — хорошие растворители органических веществ, их используют в ка­честве пластификаторов в производстве пластмасс, ароматизаторов и растворителей. Наибольшее применение в качестве растворителей получили эфиры уксусной кислоты — ацетаты. Прочие эфиры (кислот молочной — лактаты, масляной — бутираты, муравьиной — формиаты) нашли ограниченное применение. Формиаты из-за сильной омыляемости и высокой токсичности в настоящее время не используются.

Этилформиат НСООС2Н5 и этилацетат Н3СООС2Н5 используются как растворители целлюлозных лаков (на основе нитроцеллюлозы и ацетилцеллюлозы).

Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а сложные эфиры на основе ароматических спиртов – в парфюмерной промышленности.

Сложные эфиры стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др.