Русская Википедия:Сложные эфиры

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения термина Шаблон:Другие значения слова

Файл:Ester-general.svg
Сложный эфир карбоновой кислоты. R и R' обозначают любую алкильную или арильную группу.

Сло́жные эфи́ры, или эсте́ры (от Шаблон:Lang-grc — «эфир»), — производные кислородных кислот (как карбоновых, так и неорганических), имеющих общую формулу RШаблон:MathE(=O)Шаблон:Math(OH)Шаблон:Math, где Шаблон:Math, формально являющиеся продуктами замещения атомов водорода в гидроксилах —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)[1].

Отличаются от простых эфиров (этеров), у которых два углеводородных радикала соединены атомом кислорода (RШаблон:Sub—O—RШаблон:Sub).

Сложные эфиры карбоновых кислот

В случае эфиров карбоновых кислот выделяются два класса сложных эфиров:

Циклические сложные эфиры оксикислот называются лактонами и выделяются в отдельную группу соединений.

Синтез

Основные методы получения сложных эфиров:

<math>\mathsf{CH_3COOH + C_2H_5OH \ \xrightarrow[]{H^+} \ CH_3COOC_2H_5 + H_2O}

</math>

  • Частным случаем реакции этерификации является реакция переэтерификации сложных эфиров спиртами, карбоновыми кислотами или другими сложными эфирами:
<math>\mathsf{R^1COOR^2 + R^3OH \rightarrow R^1COOR^3 + R^2OH}</math>
<math>\mathsf{R^1COOR^2 + R^3COOH \rightarrow R^3COOR^2 + R^1COOH}</math>
<math>\mathsf{R^1COOR^2 + R^3COOR^4 \rightarrow R^1COOR^4 + R^3COOR^2}</math>
  • Реакции этерификации и переэтерификации обратимы, сдвиг равновесия в сторону образования целевых продуктов достигается удалением одного из продуктов из реакционной смеси (чаще всего — отгонкой более летучих спирта, эфира, кислоты или воды; в последнем случае при относительно низких температурах кипения исходных веществ используется отгонка воды в составе азеотропных смесей).
  • взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот со спиртами, например получение этилацетата из уксусного ангидрида и этилового спирта:
<math>\mathsf{(CH_3CO)_2O + 2C_2H_5OH \rightarrow 2CH_3COOC_2H_5 + H_2O}</math>
<math>\mathsf{RCOOMe + R^1Hal \rightarrow RCOOR^1 + MeHal}</math>
<math>\mathsf{RCOOH + R^1CH\text{=}CHR^2 \rightarrow RCOOCHR^1CH_2R^2}</math>
<math>\mathsf{RCN + H^+ \rightarrow RC^+\text{=}NH}</math>
<math>\mathsf{RC^+\text{=}NH + R^1OH \rightarrow RC(OR^1)\text{=}N^+H_2}</math>
<math>\mathsf{RC(OR^1)\text{=}NH_2 + H_2O \rightarrow RCOOR^1 + NH_4^+}</math>
<math>\mathsf{ R^1COOH + ArN\text{=}N\text{-}NHR \rightarrow R^1COOR + ArNH_2 + N_2}</math>

Свойства и реакционная способность

Сложные эфиры низших карбоновых кислот и простейших одноатомных спиртов — летучие бесцветные жидкости с характерным, зачастую фруктовым запахом. Сложные эфиры высших карбоновых кислот — бесцветные твердые вещества, температура плавления которых зависит как от длин углеродных цепей ацильного и спиртового остатков, так и от их структуры.

В ИК-спектрах сложных эфиров присутствуют характеристические полосы карбоксильной группы — валентных колебаний связей C=O на Шаблон:Num—Шаблон:Num и С—О на Шаблон:Num—Шаблон:Num.

Атом углерода карбонильной группы сложных эфиров электрофилен, вследствие этого для них характерны реакции замещения спиртового остатка с разрывом связи ацил-кислород:

<math>\mathsf{RCOOR^1 + Nu^- \rightarrow RCONu + R^1O^-, Nu \ = \ OH, R^2O, NH_2, R_2NH, R_2CH}</math>

Такие реакции с кислородными нуклеофилами (водой и спиртами) зачастую катализируются кислотами за счёт протонирования атома кислорода карбонила с образованием высокоэлектрофильного карбокатиона:

<math>\mathsf{RCOOR^1 + H^+ \rightarrow RC^+OHOR^1}</math>

который далее реагирует с водой (гидролиз) или спиртом (переэтерификация). Гидролиз сложных эфиров в условиях кислотного катализа является обратимым, гидролиз же в щелочной среде необратим из-за образования карбоксилат-ионов RCOOШаблон:Sup, не проявляющих электрофильных свойств.

Низшие сложные эфиры реагируют с аммиаком, образуя амиды, уже при комнатной температуре: так, например, этилхлорацетат реагирует с водным аммиаком, образуя хлорацетамид уже при 0 °C[2], в случае высших сложных эфиров аммонолиз идет при более высоких температурах.

Применение

Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей, пластификаторов, ароматизаторов.

Эфиры муравьиной кислоты:

Эфиры уксусной кислоты:

Эфиры масляной кислоты:

Эфиры изовалериановой кислоты:

Применение в медицине

В конце XIX — начале XX века, когда органический синтез делал свои первые шаги, множество сложных эфиров было синтезировано и испытано фармакологами. Они стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др. Как местнораздражающее и обезболивающее средство широко использовался метилсалицилат, в настоящее время практически вытесненный более эффективными средствами.

Сложные эфиры неорганических кислот

Шаблон:Main В сложных эфирах неорганических (минеральных) кислот углеводородный радикал (например, алкил) замещает один или несколько атомов водорода неорганической оксокислоты, таким образом эфиры неорганических кислот могут быть как средними, так и кислыми.

По строению эфиры напоминают соли кислот. Так, эфирами фосфорной, азотной, серной и др. кислот являются органические фосфаты, нитраты, Шаблон:Не переведено 5 и др. соответственно.

Ниже приведены примеры эфиров неорганических кислот:

Кислота Сложные эфиры
Название Формула Название Общая формула Примеры
Шаблон:Якорь2 Структурная
Фосфорная кислота H3PO4 Фосфорные эфиры
(фосфаты) 		(RO)nP(=O)(OH)3-n,
где n = 1-3 		Файл:Phosphate formula.svg
(случай n = 3)
  • (CH3O)P(O)(OH)2 — метилфосфат
  • (CH3O)2P(O)OH — диметилфосфат
  • (CH3O)3PO — триметилфосфат
Азотная кислота HNO3 Нитратные эфиры
(нитраты) 		(RО)N(=O)O Файл:Nitrate-group-2D.png
Азотистая кислота HNO2 Нитритные эфиры
(нитриты) 		(RO)N(=O) Файл:Nitrite-ester-2D.png
  • C2H5ONO — этилнитрит
  • C3H7ONO — пропилнитрит
Серная кислота H2SO4 Шаблон:Не переведено 5 (R1O)S(=O)2(OR2) Файл:SulfateEster.png
Сернистая кислота H2SO3 Сульфитные эфиры
(сульфиты) 		(R1O)S(=O)(OR2)
Угольная кислота H2CO3 Угольные эфиры
(карбонаты)[en] 		(R1O)C(=O)(OR2) Файл:Carbonate ester.png
  • (CH3O)2CO — диметилкарбонат
  • (C6H5O)2CO — дифенилкарбонат
Борная кислота H3BO3 Борные эфиры
(бораты) 		(RO)3B Файл:Borsäureester.png
  • (CH3O)3B — триметилборат
  • (C6H5O)3B — трифенилборат

В таблице, в общих молекулярных формулах эфиров символом =О обозначена оксогруппа.

Литература

Примечания

Шаблон:Примечания

Шаблон:Органические вещества

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ esters // IUPAG Gold Book
  2. ↑ W. A. Jacobs and M. Heidelberger. Chloroacetamide. Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p.153 (1941); Vol. 7, p.16 (1927).
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Сложные_эфиры&oldid=10812900