Химические свойства эфиров карбоновых кислот. Химические свойства эфиров

Химические свойства эфиров карбоновых кислот

1. Способность к переэтерификации.

2. Реагируют с реактивом Гриньяра с образованием третичных спиртов.

ЛИПИДЫ

Их по самой общей классификации можно разделить на два типа:

1. Простые липиды, к которым относятся жиры и воска.

2. Сложные липиды (например, фосфатиды).

Жиры

Природные животные и растительные жиры состоят преимущественно из триацилглицеринов – сложных эфиров глицерина и различных карбоновых кислот, преимущественно С10– С18. Жиры содержат остатки (радикалы) двух или трех главных кислот и некоторых других в меньшем количестве.

Кислоты, назовем их исходными продуктами для синтеза природных жиров, – монокарбоновые соединения (предельные и непредельные) с четным числом углеродных атомов.

Триацилглицерины имеют следующую условную формулу:

R1,R2иR3– алкильные радикалы – одинаковые или разные.

Различное распределение кислотных составляюих в глицеридах обусловливает и их различие физических и химических свойств.

Физические свойства жиров

Тпли консистенция жиров зависят от строения кислот. Твердые жиры состоят преимущественно из триацилглицеринов предельных кислот (стеариновой С18, пальмитиновой С16). Масла (рапсовое, кокосовое, оливковое, подсолнечное) содержат триацилглицерины преимущественно непредельных кислот (олеиновая (С18 одна двойная связяь), линолевая (С18две двойные связи), линоленовая (С18три двойные связи)). Так как природные жиры представляют собой сложные смеси смешанных трипцилглицеринов, они плавятся в широком температурном интервале. Жиры растворяются в эфире,CS2, бензоле, толуоле.

Химические свойства жиров

1. Гидролиз.

Если гидролиз протекает в щелочной среде, то продуктами являются соли высших кислот (мыла). Такой гидролиз называют омылением.

2. Реакции присоединения.

По двойным связям непредельных кислот, входящих в состав молекул жира, могут присоединять Н2,Br2,I2и др. Особый интерес представляет процесс гидрирования, используемый в промышленных масштабах для производства маргарина.

3. Полимеризация масел.

Растительные масла делятся на три категории:

 высыхающие;

 полувысыхающие;

 невысыхающие.

Некоторые масла в тонком слое способны образовать на воздухе эластичные, блестящие, гибкие и прочные пленки, нерастворимые в органических растворителях. На этом свойстве основано использование этих масел для получения лаков и красок. Наиболее часто встречающееся высыхающее масло – льняное. В нем и других подобных продуктах высоко содержание непредельных жирных кислот. Высыхание – процесс окислительной полимеризации.

Полувысыхающие масла – подсолнечное, хлопковое, в них меньше непредельных кислот.

К невысыхающим маслам относятся оливковое, касторовое и кокосовое.

Воски

Они содержат преимущественно сложные эфиры высших насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот с преимущественно одноатомными спиртами. Такие вещества содержат четное число атомов углерода (С16– С36). Воски всегда содержат свободные кислоты, свободные спирты, часто углеводороды и подразделяются на растительные и животные.

Примером растительного воска является карнаубский воск, получаемый из листьев бразильской восковой пальмы (карнаубы). Его преимущественный эфир – С25Н51СООС31Н63можно представить как продукт взаимодействия гексакозановой кислоты С25Н51СООН и мирицилового спирта С31Н63ОН. Карнаубский воск – самый твёрдый и тугоплавкий (температура плавления +83…+91 °С) из восков растительного и животного происхождения. Из-за своих гипоаллергенных и смягчающих свойств, он применяется в качестве ингредиента для многих косметических составов, в медицине, как покрытие лекарственных препаратов в форме таблеток.

Ярким представителем животных является спермацет – воск, получаемый из спермацетового масла черепной полости кашалотов. Его преимущественный эфир – С15Н31СООС16Н33можно представить как продукт взаимодействия пентакарбоновой кислоты С15Н31СООН и гексадецилового спирта С16Н33ОН.

Пчелиный воск содержит спирты С24– С34, этирифицированные (то есть провзаимодействовавшие) с жирными кислотами.

studfiles.net

Химические свойства эфиров карбоновых кислот

1. Способность к переэтерификации.

2. Реагируют с реактивом Гриньяра с образованием третичных спиртов.

ЛИПИДЫ

Их по самой общей классификации можно разделить на два типа:

1. Простые липиды, к которым относятся жиры и воска.

2. Сложные липиды (например, фосфатиды).

Жиры

Триацилглицерины имеют следующую условную формулу:

R1,R2иR3– алкильные радикалы – одинаковые или разные.

Физические свойства жиров

Химические свойства жиров

1. Гидролиз.

2. Реакции присоединения.

3. Полимеризация масел.

Растительные масла делятся на три категории:

 высыхающие;

 полувысыхающие;

 невысыхающие.

Полувысыхающие масла – подсолнечное, хлопковое, в них меньше непредельных кислот.

К невысыхающим маслам относятся оливковое, касторовое и кокосовое.

Воски

studfiles.net

Химические свойства

Кислотность фенолов.

Образование фенолятов.

Феноляты легко гидролизуются.

Алкилирование фенолов.

Ацилирование фенолов.

Ацилирующие агенты: ангидриды и хлорангидриды карбоновых кислот.

Нуклеофильное замещение гидроксильной группы на галоген.

Особенности реакций электрофильного замещения фенолов.

а) Галогенирование.

Реакции галогенирования проходят очень легко и не требуют катализатора. Особенно легко проходит бромирование в разбавленных водных растворах. Предполагается, что активно бромируется фенолят – ион.

б) Сульфирование.

Соотношение орто- и пара- изомеров при сульфировании определяется температурой реакции, орто - изомер при температурах выше 1000С перегруппировывается в пара – изомер.

в) Нитрование.

Фенол нитруют до мононитрофенола 20%-ной азотной кислотой, так как концентрированная азотная кислота окисляет фенол.

В результате введения нитро-группы, сильного электроноакцепторного заместителя, активность мононитрофенола к реакциям электрофильного замещения понижается, и вторую, и третью нитро-группы можно вводить действием концентрированной азотной кислоты.

Пикриновую кислоту можно также получить следующим способом.

Физические свойства и применение

Фенолы являются бесцветными жидкостями или кристаллическими веществами с очень своеобразным и сильным запахом. В холодной воде мало растворимы, но растворяются в спиртах и теплой воде. Фенолы ядовиты, на коже вызывают ожоги. Они обладают антисептическими свойствами.

Наибольшие количества фенола используются для получения фенолформальдегидных смол, которые применяются в производстве фенопластов. Большое количество фенола перерабатывается в циклогексанол, который необходим в производстве синтетического волокна.

Пикриновая кислота находит применение в качестве бризантного взрывчатого вещества, но вытесняется тротилом, так как ее кислотные свойства создают ряд неудобств – коррозия металла, образование солей, высокая чувствительность к удару. Находит применение как взрывчатое вещество и аммонийная соль пикриновой кислоты.

Способы получения

Фенол и его гомологи получают из продуктов коксования каменного угля.

Синтетические способы получения.

Сплавление солей ароматических сульфокислот со щелочью.

Кумольный способ.

Простые эфиры

Простые эфиры - это органические соединения, молекулы которых состоят из двух углеводородных радикалов, связанных атомом кислорода.

СН3 - О - СН3 диметиловый эфир

С2Н5 - О - С2Н5 диэтиловый эфир.

Химические свойства

Простые эфиры – малореакционноспособные вещества. Они устойчивы к действию воды, кислот, щелочей, не вступают в реакции со щелочными металлами.

Образование солей оксония.

Пример:

Расщепление эфиров.

Пример:

С2Н5 - О - С2Н5 + НI  С2Н5I + С2Н5ОН

Автоокисление

Пример:

Перекиси - малолетучие соединения, с острым запахом, легко взрываются.

Их образование активизируется под действием света.

Физические и пожароопасные свойства простых эфиров

В качестве примера рассмотрим свойства наиболее используемого соединения – диэтилового эфира.

Диэтиловый эфир - бесцветная жидкость с температурой кипения 35.60С, плохо растворим в воде, легче воды (плотность 0.714), имеет специфический запах. Диэтиловый эфир склонен к электризации. Разряды статического электричества могут возникать в моменты переливания и служат причиной возгорания эфира. Устройство надежного заземления аппаратов и емкостей для эфира может исключать накопление статического электричества.

Пары эфира в 2,5 раза тяжелее воздуха и образуют с ним взрывчатые смеси. Концентрационные пределы воспламенения: НПВ -1,7%, ВПВ – 49,0%. Пары эфира могут распространяться на большие расстояния, сохраняя способность к горению. Основной мерой предосторожности при обращении с эфиром является удаление его от открытого огня.

Температура вспышки эфира – 450С, а температура самовоспламенения 1640С. При самовоспламенении пламя эфира быстро увеличивается. Эфир самовозгорается при контакте с сильными окислителями.

Диэтиловый эфир используют как растворитель органических веществ, для чистки тканей, как растворитель нитроклетчатки, для изготовления порохов, коллодия. Его также применяют для наркоза при хирургических операциях.

studfiles.net

Химические свойства простых эфиров — МегаЛекции

Циклические эфиры

Циклические эфиры – производные алкандиолов, в которых эфирная связь образована внутримолекулярно.

Циклические эфиры подразделяются на несколько групп в зависимости от величины цикла и числа кислородных атомов в цикле. Их часто называют оксидами.

В этом плане различают:

Эпоксиды (оксираны)

Основу названия этих соединений составляет наименование углеводорода, а на присутствие кислородного мостика указывает приставка "эпокси". Для простейших соединений сохраняется название этиленоксид и пропиленоксид. Используется также номенклатура гетероциклических соединений "оксираны". Например,

Методы получения

Дегидрогалогенирование галогеналканолов (галогенгидринов)

Окисление (эпоксидирование) алкенов (реакция Прилежаева)

В качестве катализаторов используют кислые соли вольфрамовой кислоты (Н2О2) и соединений молибдена (ROOH). Реакцию можно осуществлять некаталитически, если в качестве эпоксидирующего агента использовать органические надкислоты.

Первый член гомологического ряда этиленоксид, в промышленности получают парофазным окислением кислородом или воздухом.

Лабораторные способы получения эфиров

Симметричные эфиры, как, например, этоксиэтан (диэтиловый эфир) могут быть получены путем частичной дегидратации спиртов с помощью концентрированной серной кислоты в условиях избыточного количества спирта:

Дегидратация спиртов обсуждалась выше.

Как симметричные эфиры, например этоксиэтан, так и несимметричные эфиры, например метоксиэтан (метилэтиловый эфир) и этоксибензол (этил-фениловый эфир) могут быть получены из соответствующих галогеноалканов и спиртов с помощью синтеза Вильямсона (см. выше).

Химические свойства простых эфиров

Эфиры обладают намного меньшей реакционной способностью, чем спирты. Поскольку к атому кислорода в эфирах не присоединен атом водорода, эфиры не обладают кислотными свойствами, которые присущи спиртам. Например, они не взаимодействуют с натрием. Однако эфиры проявляют слабоосновные свойства, которые обусловлены наличием неподеленных пар электронов на атоме кислорода.

Алифатические эфиры ведут себя в кислой среде как основания Льюиса. Они растворяются в сильных минеральных кислотах, образуя дизамещенные соли гидроксония:

При нагревании алифатических эфиров в смеси с концентрированной иодоводородной кислотой происходит образование иодоалканов:

Например, реакция этоксиэтана с иодоводородной кислотой приводит к образованию дометана:

Горение. Эфиры очень легко воспламеняются, и, если их пары смешиваются с воздухом, они образуют взрывоопасную смесь. При горении эфиров образуются обычные продукты:

Химические свойства

Химическое поведение оксиранов определяется тремя факторами: поляризацией связей С ¾ О с образованием частичного положительного заряда на углероде оксидного цикла, электронодонорными свойствами атома кислорода и напряженностью оксидного цикла. Поэтому наиболее характерными реакциями оксиранов являются реакции нуклеофильного присоединения по положительно заряженному углероду цикла, сопровождающиеся разрывом связи С¾ О цикла, облегчаемым протонированием кислородного атома под действием протонодонорного агента.

Эта реакция протекает медленно, поскольку вода является слабым протонодонорным агентом. Для ускорения этой реакции необходимо использовать высокую температуру и давление.

Другие более сильные нуклеофилы (Nh4, RNh3, RMgX) реагируют более легко.

Приведенные реакции имеют важное препаративное и промышленное значение. Получаемый гидратацией этилена этиленгликоль являются антифризом и исходным веществом для синтеза лавсана, этаноламины используются в качестве абсорбентов для извлечения кислых примесей из газов. Оксиэтилирование реактивов Гриньяра – важный способ увеличения длины углеродной цепи органических соединений на два углеродных атома.

Если в реакциях нуклеофильного замещения оксиранов участвуют нуклеофилы HNu, обладающие слабой нуклефильной активностью и слабой кислотностью (h3O, h3S, RSN), то для эффективного проведения этих реакций используют кислотный или основной катализ. Например, кислотно–каталитическая реакция со спиртами связана с эффективным протонированием оксирана, приводящим к увеличению положительного заряда на его углеродных атомах и делающим атаку нуклеофила более эффективной:

Или суммарно

Образующиеся в этих реакциях целлозольвы и карбитолы – универсальные растворители.

При основном катализе под действием основания продуцируется более эффективный нуклеофил, например, в реакциях с ROH, RSH, h3S, HCN, эффективно атакующий углеродный атом оксиранового цикла.

Список литературы:

1. http://trotted.narod.ru/organic/lec-30/30.html#Циклические

megalektsii.ru

Химические свойства простых эфиров. — Студопедия.Нет

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 35Следующая ⇒

В сравнении со спиртами простые эфиры химически менее активны, например, они устойчивы к действию щелочей и щелочных металлов (металлический Na применяют даже для удаления следов воды из эфиров). В отличие от щелочей, кислоты расщепляют эфирный фрагмент, для этого чаще применяют галоидоводороды, особенно эффективен HI.

Атом кислорода в эфирном фрагменте содержит свободную электронную пару С–Ö–C, благодаря этому эфиры оказываются способными присоединять различные нейтральные молекулы, склонные к образованию донорно-акцепторных связей, атом кислорода дает для образования связи электронную пару (донор), роль акцептора, принимающего эту пару, играет присоединяющаяся молекула или ион . В результате возникают комплексные соединения.

В присутствии кислорода воздуха на свету эфиры частично окисляются с образованием перекисных соединений R–O–O–R', которые способны взрываться даже при слабом нагреве, поэтому, приступая к перегонке эфира, его предварительно обрабатывают восстановителями, разрушающими перекиси, часто вполне достаточно хранить эфир над металлическим Na.

Сложные эфиры

Сложные эфиры – это производные карбоновых кислот, в молекулах которых атом водорода карбоксильной группы замещен на углеводородный радикал. Сложные эфиры низших карбоновых кислот и простейших спиртов – это летучие жидкости, плохо растворяющиеся в воде, обычно имеющие приятный запах, легче воды. Сложные эфиры высших спиртов и карбоновых кислот – твердые, воскоподобные, например, пальмитиновоцетиловый эфир (содержится в спермацете – одной из нуклеиновых кислот, участвующих в передаче наследственных признаков) и пальмитиновомирициловый эфир (содержится в пчелином воске).

Сложные эфиры применяются для изготовления искусственных эссенций, используемых в производстве фруктовых вод, кондитерских изделий, косметических средств, отдушек для препаратов бытовой химии и т.д.

Химические свойства сложных эфиров

Химические свойства обусловлены наличием функциональной группы, -C(O)-O-.

1. Реакция гидролиза:

а) кислотный гидролиз (при нагревании, в кислой среде):

Ch4-C(O)-O-Ch4 + h3O↔Ch4COOH + Ch4OH (t0, H+)

б) щелочной гидролиз (при нагревании):

Ch4-C(O)-O-C2H5 + NaOH→Ch4COONa + C2H5OH (t0)

2. Взаимодействия со спиртами (реакция переэтерификации):

Ch4-C(O)-O-C2H5 + Ch4OH↔Ch4-C(O)-O-Ch4 + C2H5OH (t0, H+)

3. Взаимодействие с аммиаком (при нагревании)

Ch4-C(O)-O-C2H5 + Nh4→Ch4-C(O)-Nh3 + C2H5OH

4. Галогенирование, если в составе углеводородного радикала имеются кратные связи

Ch3=CH-C(O)-O-Ch4 + Br2→ Br-Ch3-C(Br)H-C(O)-O-Ch4.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Правила по технике безопасности

1. Органические вещества и продукты их реакций могут быть токсичны или взрывоопасны. Поэтому четко следуйте методическим указаниям при выполнении лабораторной работы.

Будьте осторожны при обращении с металлическим натрием, с растворами кислот и щелочей. Избегайте попадания этих веществ в глаза и на кожу.

3. Нагревание пробирок проводите в вытяжном шкафу, держите открытое отверстие пробирки от себя, слегка наклонив к стене. Особенно осторожно и аккуратно нагревайте смесь концентрированной h3SO4 и этилового спирта в опыте №4.

Опыт № 1. Обнаружение воды в спирте

В фарфоровой чашке нагрейте на пламени горелки 1.5 - 2 грамма CuSO4*5h3O, перемешивая соль медной проволокой до полного исчезновения голубой окраски.

Пересыпьте соль в сухую пробирку и наливают 2-3 мл этилового спирта. При встряхивании и слабом нагревании содержимого пробирки белый порошок быстро окрашивается в голубой цвет. Получившийся обезвоженный спирт используйте для следующего опыта.

Опыт № 2. Образование и гидролиз алкоголята

Полученный в опыте №1 обезвоженный этиловый спирт слейте с осадка в сухую пробирку и погрузите в него кусочек натрия. Охлаждая пробирку в стакане с водой, предотвращаем разогрев смеси и выкипание спирта. Когда газ станет выделяться спокойно, поднесите к отверстию пробирки зажженную спичку. Водород вспыхивает с резким звуком. Жидкость постепенно густеет.

Полученный концентрированный раствор алкоголята подогрейте до разжижения и с помощью изогнутой проволоки удалите из пробирки кусочек натрия.

К концентрированному раствору алкоголята добавьте 5-6 мл воды и испытайте реакцию полученного раствора фенолфталеином.

Опыт № 3. Окисление этанола

В пробирку поместите 1 мл этилового спирта, столько же 5% раствора K2Cr2O7 и 0,5 мл 10% раствора h3SO4 . Полученный оранжевый раствор слегка нагрейте над пламенем горелки до начала изменения цвета. Через насколько секунд появится зеленоватая окраска, характерная для солей Cr(III), одновременно ощущается запах уксусного альдегида (запах прелых яблок).

Опыт № 4. Образование диэтилового эфира

Смешайте в пробирке 1мл этилового спирта и 1мл концентрированной серной кислоты. Сильно разогревшуюся смесь осторожно нагрейте на горелке до начала кипения. При этом не обнаруживается запаха эфира. Удалите нагретую пробирку от горелки, очень осторожно прилейте к смеси еще пять капель спирта. При этом, сразу же появляется запах эфира.

Опыт № 5 . Образование глицерата меди

В пробирку налейте 1 мл 2% раствора CuSO4 и 2 мл 10% раствора NaOH. Образуется голубой студенистый осадок Cu(OH)2 . Добавьте 1 мл глицерина и встряхните пробирку. Осадок Cu(OH)2 переходит в раствор интенсивно-синего цвета.

Напишите для каждого опыта уравнение протекающих реакций.

КОНТОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 14; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

studopedia.net

Химические свойства простых циклических эфиров на примере этилоксирана

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО„ТвГТУ?)

Кафедра ТПМ

Реферат

по дисциплине «Органическая химия»

на тему:

Химические свойства простых циклических эфиров на примере этилоксирана

Тверь 2014

Содержание

Введение

. Общие понятия о циклических эфирах

.1Номенклатура

. Этилоксиран

.1 Строение

.2 Реакционная способность

.3 Физические свойства

.4 Способы получения

. Химические свойства

.1 Присоединение воды и спиртов

.2 Присоединение карбоновых кислот и их производных

.3 Присоединение аммиака и аминов

.4 Присоединение галогеноводородов

.5 Присоединение металлорганических соединений

.6 Прочие реакции присоединения

.7 Реакция изомеризации

.8 Реакции восстановления

.9 Реакции окисления

.11 Реакции полимеризации

.12 Термическое разложение

. Прочие реакции

. Применение

. Качественные реакции

Физиологическое воздействие

Заключение

Список использованных источников

Введение

Органическая химия является одной из наиболее развивающихся дисциплин, которая оказывает влияние на все стороны жизни человека. Достижения органической химии существенно изменили многие области, в которых они применяется.

Предметом изучения органической химии являются углеводороды и их производные, в состав которых могут входить почти все элементы таблицы Менделеева. Как самостоятельная наука органическая химия cформилась в начале 19 века, когда из объектов живой природы было выделено много органических соединений, а также синтетическим путем были получены муравьиная кислота, щавелевая кислота, мочевина. Отделение органической химии от неорганической вызвано следующими причинами:

Органические соединения очень многочисленны. В настоящее время выделено более 9 млн. органических соединений, в то время как неорганических соединений известно, лишь около 700 тысяч.

Они обладают такими особенностями свойств, как низкие температуры плавления и кипения, легкая воспламеняемость и летучесть, плохая тепло- и электропроводность.

Органические соединения имеют более сложное строение молекул по сравнению с неорганическими, они связаны с живой природой и принадлежат к более высокоорганизованной материи.

Основной задачей органической химии ранее являлось изучение свойств соединений, выделяемых и из продуктов жизнедеятельности живых организмов, сейчас ее главное направление - это разработка высокоселективных синтетических методов получения веществ с заданными свойствами.

1. Общие понятия о циклических эфирах

Оксиранами (эпоксиды) - называют трехчленные циклические соединения, содержащие один атом кислорода в цикле. Оксираны обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия трехчленного цикла под действием различных нуклеофильных агентов.

1.1Номенклатура

Циклические эфиры называют обычно как гетероциклические соединения; насыщенные кислородосодержащие гетероциклы называются оксиран (трехчленный), оксолан (пятичленный), оксан и диоксан (шестичленные с 1 или 2 атомами кислорода соответственно). Оксолан чаще называют тетрагидрофураном как производное ненасыщенного аналога-фурана. Для оксирана прочно сохраняется неноменклатурное название «этиленоксид».

Оксираны часто называют эпоксидами, хотя надо помнить, что префикс эпокси- означает атом кислорода, связанный с двумя любыми атомами углерода в циклической системе (необязательно соседними).

2. Этилоксиран

Этилоксиран органическое вещество, имеющее формулу C2h5O. Этот бесцветный газ со сладковатым запахом является производным этилена и представляет собой простейший эпоксид - трёхчленный гетероцикл с одним атомом кислорода и двумя метиленовыми группами.

Вещество является чрезвычайно огне- и взрывоопасным. Окись этилена обладает дезинфицирующими свойствами, а также является сильным ядом для человека, проявляя канцерогенное, мутагенное, раздражающее и наркотическое действие.

Окись этилена является одним из важных объектов основного органического синтеза и широко используется для получения многих химических веществ и полупродуктов, в частности этиленгликолей, этаноламинов, простых и сложных гликолевых и полигликолевых эфиров и прочих соединений.

2.1 Строение

Эпоксидный цикл окиси этилена представляет собой практически правильный треугольник с валентными углами около 60° и значительным угловым напряжением, для сравнения в спиртах угол C-O-H составляет около 110°, в простых эфирах угол C-O-С: 120°. Величина этого напряжения оценивается энергией в 105 кДж/моль.

2.2 Реакционная способность

Благодаря угловому напряжению трехчленного цикла эпоксиды гораздо более реакционноспособны по сравнению с ациклическими и ненапряженными циклическими простыми эфирами. Наиболее характерными и имеющими наибольшее значение в химии эпоксидов являются реакции с нуклеофилами с раскрытием цикла.

Под действием нуклеофилов раскрытие цикла происходит по механизму бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2, при этом, в случае наличия в эпоксидном кольце алкильных или арильных заместителей, атака нуклеофила направляется на наименее замещенный атом углерода, реакция идет стереоспецифично с сохранением конфигурации

2.3 Физические свойства

Окись этилена - бесцветный газ (при 25 °C) или подвижная жидкость (при 0 °C) с характерным эфирным сладковатым запахом, ощутимым при концентрации в воздухе свыше 500 частей на миллион. Хорошо растворима в воде, спирте, эфире и многих других органических растворителях. Температура кипения: 10,7 °C; температура плавления: ?111,3 °C; плотность жидкой окиси этилена при температуре 10 °C относительно воды при той же температуре: 0,8824. Основные термодинамические характеристики:

2.4 Способы получения

Этиленоксид был открыт в 1859 году французским химиком-органиком Шарлем Адольфом Вюрцем действием гидроксида калия на 2-хлорэтанол:

Удобным и одним из старейших препаративных методов получения окиси этилена является действие щёлочи на хлорэтилацетат:

3. Химические свойства

Благодаря особенностям молекулярной структуры, окись этилена является весьма реакционноспособным соединением и легко вступает в реакции с различными соединениями с разрывом C-O связи и раскрытием цикла. Для соединения наиболее характерны реакции с нуклеофилами, проходящие по механизму SN2 как в кислой (слабые нуклеофилы: вода, спирты), так и щелочной среде (сильные нуклеофилы: OH?, RO?, Nh4, RNh3, RRNH и пр.).

Общий вид реакций:

3.1 Присоединение воды и спиртов

Водные растворы окиси этилена довольно устойчивы и могут длительное время существовать без заметного протекания химической реакции, однако добавление небольшого количества кислоты сразу же приводит к образованию этиленгликоля даже при комнатной температуре:

Реакцию можно проводить и в газовой фазе, используя в качестве катализатора соли фосфорной кислоты.

Использование щелочных катализаторов может привести к образованию полиэтиленгликоля:

Аналогично протекает реакция со спиртами, в результате чего образуются эфиры:

3.2 Присоединение карбоновых кислот и их производных

При взаимодействии окиси этилена в присутствии катализаторов с карбоновыми кислотами получаются неполные, а с ангидридами кислот - полные эфиры гликолей:

По аналогии возможно и присоединение амидов кислот:

3.3 Присоединение аммиака и аминов

Окись этилена вступает в реакцию с аммиаком, образуя смесь моно-, ди- и триэтаноламина:

Аналогично может протекать реакция и с первичными и вторичными аминами:

3.4 Присоединение галогеноводородов

Окись этилена легко реагирует с водными растворами галогеноводородов HCl, HBr и HI с образованием галогенгидринов:

Галогенгидрины также можно получить, пропуская окись этилена через водные растворы галогенидов металлов:

3.5 Присоединение металлорганических соединений

Взаимодействие окиси этилена с магнийорганическими соединениями (реактивами Гриньяра) можно рассматривать как нуклеофильное замещение под действием карбаниона металлоорганического соединения. Конечным продуктом реакции будет первичный спирт:

Помимо реактивов Гриньяра по аналогичной схеме присоединяются и другие металлорганические соединения, например, алкиллитий:

3.6 Прочие реакции присоединения

Этиленоксид легко вступает в реакцию с цианистым водородом с образованием этиленциангидрина:

Взаимодействуя с сероводородом, окись этилена образует 2-меркаптоэтанол и тиодигликоль, с алкилмеркаптанами получается 2-алкилмеркаптоэтанол:

Реакция окиси этилена с азотной кислотой приводит к моно- и динитрогликолю:

Окись этилена вступает в реакцию Фриделя - Крафтса с бензолом с образованием фенилэтилового спирта:

3.7 Реакция изомеризации

При нагревании окиси этилена при температуре около 400 °C или 150-300 °C в присутствии катализаторов (Al2O3, h4PO4 и пр.) происходит изомеризация в ацетальдегид:

Радикальный механизм, предложенный Бенсоном для объяснения реакции, происходящей в газовой фазе, включает в себя следующие стадии

3.8 Реакции восстановления

Окись этилена может быть подвергнута гидрированию с образованием этилового спирта в присутствии катализатора:

В качестве катализаторов прямого гидрирования могут выступать никель, платина и палладий. Также в качестве агентов гидрирования возможно использование алюмогидрида лития, боранов и некоторых других гидридов.

Окись этилена может также восстанавливаться водородом в момент выделения (реакция цинковой пыли с уксусной кислотой) до этилена (выход до 70 %):

3.9 Реакции окисления

Окись этилена может быть окислена в зависимости от условий до гликолевой кислоты или до диоксида углерода:

3.10 Реакции димеризации

В присутствии кислотных катализаторов можно провести димеризацию окиси этилена с образованием диоксана:

3.11 Реакции полимеризации

Жидкая окись этилена под действием различных факторов может образовывать полиэтиленгликоли. Процесс полимеризации может иметь как радикальный, так и ионный механизм, но в практическом плане только последний имеет широкое использование.

Катионная полимеризация окиси этилена протекает под действием протонных кислот (HClO4, HCl), кислот Льюиса (SnCl4, BF3 и пр.), металлорганических соединений или более сложных, многокомпонентных составов:

3.12 Термическое разложение

Окись этилена термически устойчивое соединение - в отсутствие катализаторов до 300 °C она не подвергается деструкции и только после 570 °C начинается заметный процесс экзотермического разложения, протекающий по радикальному механизму. На первом этапе происходит изомеризация, однако с увеличением температуры радикальный процесс ускоряется и в качестве продуктов реакции получается газовая смесь, содержащая помимо ацетальдегида: этан, этилен, метан, водород, оксид углерода (II), кетен, формальдегид.

Высокотемпературный пиролиз (830-1200 К) при повышенном давлении в инертной среде приводит к более сложному составу газовой смеси, в котором дополнительно обнаруживаются ацетилен и пропан.

Инициация цепи, в отличие от реакции изомеризации, происходит в основном следующим образом:

4. Прочие реакции

Пентахлорид фосфора, взаимодействуя с окисью этилена, образует дихлорэтан:

Трихлорид фосфора с окисью этилена образует хлорэтиловые эфиры фосфористой кислоты:

Продуктом реакции оксида этилена с хлорангидридами карбоновых кислот в присутствии иодида натрия является сложный йодэтильный эфир:

Реакция окиси этилена с формальдегидом в присутствии катализатора при температуре 80-150 °C приводит к образованию 1,3-диоксолана:

5. Применение

Основным направлением использования окиси этилена является получение этиленгликолей: до 75 % всего глобального потребления. Среди других ключевых производных можно выделить этоксилаты, этаноламины, простые и сложные эфиры этиленгликоля, полиэтиленгликоль.

Основные направления использования окиси этилена:

·этиленгликоли - используются в качестве антифризов, в производстве полиэстера, полиэтилентерефталата (ПЭТ - сырьё для пластиковых бутылок), агентов для осушения газов, жидких теплоносителей, растворителей и пр.;

·полиэтиленгликоли - используются в производстве парфюмерии и косметики, фармацевтических препаратов, лубрикантов, растворителей для красок и пластификаторов;

·эфиры этиленгликоля - входят в состав тормозных жидкостей, моющих средств, растворителей лаков и красок;

·этаноламины - применяются в производстве мыла и моющих средств, очистки природного газа и аппретирования тканей;

·этоксилаты - используют в производстве моющих средств, в качестве сурфактантов, эмульгаторов и диспергаторов.

Производство этиленгликоля

В промышленности этиленгликоль получают некаталитической гидратацией окиси этилена при температуре до 200 °C и давлении 1,5-2 Мпа:

6. Качественные реакции

Простейшей качественной реакцией может служить свойство окиси этилена осаждать нерастворимые гидроксиды металлов при его пропускании через водные растворы солей, например:

По аналогии, пропуская воздух через водный раствор некоторых солей натрия или калия (хлориды, иодиды, тиосульфаты и др.) с добавлением фенолфталеина, окись этилена обнаруживается по появлению ярко-розовой окраски индикатора:

7. Физиологическое воздействие

Окись этилена - алкилирующий агент; обладает раздражающим, сенсибилизирующим и наркотическим действием.

При концентрациях в воздухе около 200 частей на миллион оказывает раздражающий эффект на слизистые оболочки носа и горла; более высокое содержание вызывает поражение трахеи и бронхов, а также частичный коллапс лёгких. Высокие концентрации могут вызвать отёк лёгких и поражение сердечно-сосудистой системы, при этом поражающий эффект окиси этилена может проявиться только спустя 72 часов с момента отравления.

Этиленоксид вызывает острое отравление, сопровождающееся следующими симптомами: лёгкое сердцебиение, подёргивание мышц, покраснение лица, головные боли, нистагм, понижение слуха и ацидоз, рвота, головокружение, кратковременная потеря сознания, сладкий привкус во рту. При острой интоксикации: сильная пульсирующая головная боль, головокружение, неуверенность при ходьбе, затруднение речи, расстройство сна, боль в ногах, вялость, скованность, потливость, повышенная мышечная возбудимость, преходящий спазм сосудов сетчатки, увеличение печени и нарушение её антитоксической функции.

Этиленоксид обладает сильной резорбционной способностью, легко проникая через одежду и обувь, вызывая раздражение кожи, дерматит с образованием пузырей, повышением температуры и лейкоцитозом.

Заключение

Оксид этилена является одним из крупнейших по объёму органических полупродуктов мирового химического производства, уступая лишь этилену, пропилену ,этанолу, бензолу, метанолу,терефталевой кислоте,винилхлориду и т.д.

Производство окиси этилена является вторым после полиэтилена по значимости направлением использования этилена как важнейшего химического сырья и составляет 14,6 % его мирового потребления.

Мировое производство окиси этилена в 2008 году составило около 19 млн тонн (в 2007 году - 18 млн тонн), что составляет 90 % всех мировых производственных мощностей.

эфир спирт атом кислород этилоксиран

Список использованных источников

1. Голушкова, Е.Б. Химия органических соединений: Учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 113 с.

. Тюкавкина, Н.А. Органическая химия: Учеб. для ВУЗов. В 2-х т. Т.1 - М.: Дрофа, 2008. - 638 с.: ил.

. Несмеянов, А.Н., Несмеянов, Н.А. - Начала органической химии. Книга 1- М.: Химия, 1970. - 821 с.: ил.

diplomba.ru

Химические свойства простых эфиров - Справочник химика 21

Химические свойства простых эфиров [c.53]

Химические свойства. Простые эфиры — нейтральные и малоактивные соединения. Разбавленные минеральные кислоты, щелочи, металлический натрий и РОв на холоду на них не действуют. [c.150]

Химические свойства. Простые эфиры устойчивы, обладают слабой реакционной способностью. Они не гидролизуются, в обычных условиях не вступают во взаимодействие с металлическим натрием, на них не действуют щелочи и большинство кислот. [c.113]

Химические свойства простых эфиров фенолов сходны с аналогичными превращениями диалкиловых эфиров. Электрофильное замещение в бензольном кольце осуществляется преимущественно в орто- и лара-положения по отношению к эфирной группе. [c.90]

Химические свойства. Простые эфиры значительно уступают спиртам по своей реакционной способности. Связь кислород-углерод весьма прочная и расщепляется с трудом. [c.183]

Физические и химические свойства. Простые эфиры, за исключением диметилового СНд—О—СНд (см. цветную табл. П) и метилэтилового СНд—О—СН2СН3, — жидкости. Они кипят при температуре более низкой, чем изомерные им спирты (см. табл. 20). [c.133]

Взаимодействие сложных эфиров с водой — их важнейшее химическое свойство (простые эфиры гидролизу не подвергаются). [c.330]

Физико-химические свойства простых эфиров приведены в табл. 10 и 11. [c.40]

ТАБЛИЦА 10. Физико-химические свойства простых эфиров [c.41]

По химическим свойствам простые эфиры — малоактивные соединения. Одна из немногих реакций — гидролиз под действием сильных кислот, в особенности иодоводородной [c.350]

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОСТЫХ ЭФИРОВ [c.234]

Химические свойства. Простые эфиры — вещества нейтрального характера с малой реакционной способностью. При обычных условиях они не вступают в ре акцию с металлическим натрием, не гидролизуются водой. Едкие щелочи и кислоты (за исключением концентрированной серной и иодистоводородной) не действуют, на простые эфиры. [c.116]

Наблюдаются ли какие-нибудь изменения в пробирках Описать химические свойства простого эфира. Сравнить их со свойствами сложного эфира (см. опыт №41). [c.59]

Химические свойства простых эфиров обусловлены их строением, простые эфиры с открытой цепью и с большими циклами - малоактивные соединения, на них в обычных условиях не действуют разбавленные минеральные кислоты, щелочи, металлический натрий. Концентрированная серная и йодистоводородная кислоты разлагают эфиры уже на холоду, а металлический натрий - при нагревании [c.66]

Химические свойства. Простые эфиры — вещества нейтральные. Химически не активны разбавленные кислоты, щелочи, даже свободные щелочные металлы на них не действуют. При нагревании с крепкими галоидоводородными кислотами расщепляются на воду и галоидный алкил. Особенно легко эфиры реагируют с йодистым водородом [c.153]

Физико-химические свойства простых эфиров приводятся в табл. 8, [c.36]

Физико-химические свойства простых эфиров [c.37]

Дайте характеристику химических свойств простых эфиров. 192 14. Для чего применяется диэтиловый эфир Какие меры предосторожности необходимы при работе с этим эфиром [c.192]

Химические свойства. Простые эфиры химически стойкие, т. е. относятся к малоактивным соединениям. На них (на холоду) не действуют металлический натрий, щелочи, разбавленные минеральные кислоты, пятихлористый фосфор и другие вещества. Для его разложения [c.254]

По своим химическим свойствам простые эфиры — малоактивные соединения. Из реакций можно отметить гидролиз под действием сильных кислот, в особенности иоднстоводороднои. Это превращение идет при нагревании, начинаясь с действия протона на свободную электронную пару кислорода [c.168]

Физические и химические свойства. Простые эфиры, за исключением диметилового СНд—О—СН3 (см. цветную табл. И) и метилэтилового СНд — О — СН2СН3, — жидкости. Они кипят при температуре более низкой, чем простейшие спирты (см. табл. 22). [c.131]

Химические свойства. Простые эфиры — довольно инертные вещества. В отличие от сложных эфиров они (за некоторым исключением ) не гидролизуются. На холоду простые эфиры не взаимодействуют с металлическим натрием, РСЬ и большинством разбавленных минеральных кислот. Однако концентрированные кислоты (h3SO4, HI) даже на холоду разлагают эти эфиры, а металлический натрий при нагревании их расщепляет [c.156]

Химические свойства. Простые эфиры представляют собой ве-цества с малой реакционной способностью. Они не гидролизуются ш водой, ни водными растворами кислот и щелочей, чем отличается от сложных эфиров (стр. 134). Простые эфиры при обычных /словиях не реагируют с металлическим натрием. Концентриро-5анные серная и иодистоводородная кислоты разлагают их по хеме [c.101]

Оксониевые ионы такого типа в зависимости от структуры R и R , условий реакции (оонов1но1сть и иуклеофильность аниона, растворитель и другие факторы) могут вступать в реакции замещения (SnI или Sn2 типа) или элиминирования. Поэтому для решения задач этого раздела необходимо учитывать все эти возможности. Детальное обсуждение химических свойств простых эфиров см. А. И. И е с м е я н о в, И. А. Н е с м е я н о в. Начала органической химии, т. 1, М., Химия , 1969, стр. 120—128. [c.86]

По химическим свойствам простые эфиры — малоактивные соединения. Разбавленные кислоты, щелочи и даже щелочные металлы на них не действуют. Концентрированные галогеневодородные кислоты расщепляют их на воду и галоидный алкил [c.342]

Химические свойства. Простые эфиры, в отличие от спиртов, из которых они получаются, а также от сложных эфиров (см. ниже, стр. 157) представляют собой весьма стойкие в химическом отношении вещества. Так, при комнатной температуре металлический натрий на них не действует. Этим пользуются, освобождая эфиры от следов воды путем прибавления металлического натрия. В отличие от сложных эфиров вода не гидролизует простые эфиры. На простые эфиры не действуют также едкие щелочи. Большинство кислот практически не действует на простые эфиры. Иоключение представляют лишь концентрированные серная и йодистоводородная кислоты, разлагающие простые эфиры. [c.102]

chem21.info