СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. Номенклатура сложные эфиры


СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ – класс соединений на основе минеральных (неорганических) или органических карбоновых кислот, у которых атом водорода в НО-группе замещен органической группой R. Прилагательное «сложные» в названии эфиров помогает отличить их от соединений, именуемых простыми эфирами.

Если исходная кислота многоосновная, то возможно образование либо полных эфиров – замещены все НО-группы, либо кислых эфиров – частичное замещение. Для одноосновных кислот возможны только полные эфиры (рис.1).

Рис. 1. ПРИМЕРЫ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ на основе неорганической и карбоновой кислоты

Номенклатура сложных эфиров.

Название создается следующим образом: вначале указывается группа R, присоединенная к кислоте, затем – название кислоты с суффиксом «ат» (как и в названиях неорганических солей: карбонат натрия, нитрат хрома). Примеры на рис. 2

Рис. 2. НАЗВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. Фрагменты молекул и соответствующие им фрагменты названий выделены одинаковым цветом. Сложные эфиры обычно рассматривают как продукты реакции между кислотой и спиртом, например, бутилпропионат можно воспринимать как результат взаимодействия пропионовой кислоты и бутанола.

Если используют тривиальное (см. ТРИВИАЛЬНЫЕ НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ) название исходной кислоты, то в название соединения включают слово «эфир», например, С3Н7СООС5Н11 – амиловый эфир масляной кислоты.

Классификация и состав сложных эфиров.

Среди изученных и широко применяемых сложных эфиров большинство представляют соединения, полученные на основе карбоновых кислот. Сложные эфиры на основе минеральных (неорганических) кислот не столь разнообразны, т.к. класс минеральных кислот менее многочисленен, чем карбоновых (многообразие соединений – один из отличительных признаков органической химии).

Когда число атомов С в исходных карбоновой кислоте и спирте не превышает 6–8, соответствующие сложные эфиры представляют собой бесцветные маслянистые жидкости, чаще всего с фруктовым запахом. Они составляют группу фруктовых эфиров. Если в образовании сложного эфира участвует ароматический спирт (содержащий ароматическое ядро), то такие соединения обладают, как правило, не фруктовым, а цветочным запахом. Все соединения этой группы практически нерастворимы в воде, но легко растворимы в большинстве органических растворителей. Интересны эти соединения широким спектром приятных ароматов (табл. 1), некоторые из них вначале были выделены из растений, а позже синтезированы искусственно.

Табл. 1. НЕКОТОРЫЕ СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ, обладающие фруктовым или цветочным ароматом (фрагменты исходных спиртов в формуле соединения и в названии выделены жирным шрифтом)
Формула сложного эфира Название Аромат
СН3СООС4Н9 Бутилацетат грушевый
С3Н7СООСН3 Метиловый эфир масляной кислоты яблочный
С3Н7СООС2Н5 Этиловый эфир масляной кислоты ананасовый
С4Н9СООС2Н5 Этиловый эфир изовалериановой кислоты малиновый
С4Н9СООС5Н11 Изоамиловый эфир изовалериановой кислоты банановый
СН3СООСН2С6Н5 Бензилацетат жасминовый
С6Н5СООСН2С6Н5 Бензилбензоат цветочный

При увеличении размеров органических групп, входящих в состав сложных эфиров, до С15–30 соединения приобретают консистенцию пластичных, легко размягчающихся веществ. Эту группу называют восками, они, как правило, не обладают запахом. Пчелиный воск содержит смесь различных сложных эфиров, один из компонентов воска, который удалось выделить и определить его состав, представляет собой мирициловый эфир пальмитиновой кислоты С15Н31СООС31Н63. Китайский воск (продукт выделения кошенили – насекомых Восточной Азии) содержит цериловый эфир церотиновой кислоты С25Н51СООС26Н53. Кроме того, воски содержат и свободные карбоновые кислоты и спирты, включающие большие органические группы. Воски не смачиваются водой, растворимы в бензине, хлороформе, бензоле.

Третья группа – жиры. В отличие от предыдущих двух групп на основе одноатомных спиртов ROH, все жиры представляют собой сложные эфиры, образованные из трехатомного спирта глицерина НОСН2–СН(ОН)–СН2ОН. Карбоновые кислоты, входящие в состав жиров, как правило, имеют углеводородную цепь с 9–19 атомами углерода. Животные жиры (коровье масло, баранье, свиное сало) – пластичные легкоплавкие вещества. Растительные жиры (оливковое, хлопковое, подсолнечное масло) – вязкие жидкости. Животные жиры, в основном, состоят из смеси глицеридов стеариновой и пальмитиновой кислоты (рис. 3А,Б). Растительные масла содержат глицериды кислот с несколько меньшей длиной углеродной цепи: лауриновой С11Н23СООН и миристиновой С13Н27СООН. (как и стеариновая и пальмитиновая – это насыщенные кислоты). Такие масла могут долго храниться на воздухе, не меняя своей консистенции, и потому называются невысыхающими. В отличие от них, льняное масло содержит глицерид ненасыщенной линолевой кислоты (рис. 3В). При нанесении тонким слоем на поверхность такое масло под действием кислорода воздуха высыхает в ходе полимеризации по двойным связям, при этом образуется эластичная пленка, не растворимая в воде и органических растворителях. На основе льняного масла изготавливают натуральную олифу.

Рис. 3. ГЛИЦЕРИДЫ СТЕАРИНОВОЙ И ПАЛЬМИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ (А И Б) – компоненты животного жира. Глицерид линолевой кислоты (В) – компонент льняного масла.

Сложные эфиры минеральных кислот (алкилсульфаты, алкилбораты, содержащие фрагменты низших спиртов С1–8) – маслянистые жидкости, эфиры высших спиртов (начиная с С9) – твердые соединения.

Химические свойства сложных эфиров.

Наиболее характерно для эфиров карбоновых кислот гидролитическое (под действием воды) расщепление сложноэфирной связи, в нейтральной среде оно протекает медленно и заметно ускоряется в присутствии кислот или оснований, т.к. ионы Н+ и НО– катализируют этот процесс (рис. 4А), причем гидроксильные ионы действуют более эффективно. Гидролиз в присутствии щелочей называют омылением. Если взять количество щелочи, достаточное для нейтрализации всей образующейся кислоты, то происходит полное омыление сложного эфира. Такой процесс проводят в промышленном масштабе, при этом получают глицерин и высшие карбоновые кислоты (С15–19) в виде солей щелочных металлов, представляющих собой мыло (рис. 4Б). Содержащиеся в растительных маслах фрагменты ненасыщенных кислот, как и любые ненасыщенные соединения, могут быть прогидрированы, водород присоединяется к двойным связям и образуются соединения, близкие к животным жирам (рис. 4В). Этим способом в промышленности получают твердые жиры на основе подсолнечного, соевого или кукурузного масла. Из продуктов гидрирования растительных масел, смешанных с природными животными жирами и различными пищевыми добавками, изготавливают маргарин.

Рис. 4. РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. А – гидролиз сложных эфиров (сдвоенные стрелки означают, что реакция обратима). Б – омыление жира. В – гидрирование растительного масла.

Основной способ синтеза – взаимодействие карбоновой кислоты и спирта, катализируемое кислотой и сопровождаемое выделением воды. Эта реакция обратна показанной на рис. 3А. Чтобы процесс шел в нужном направлении (синтез сложного эфира), из реакционной смеси дистиллируют (отгоняют) воду. Специальными исследованиями с применением меченых атомов удалось установить, что в процессе синтеза атом О, входящий в состав образующейся воды, отрывается от кислоты (отмечено красной пунктирной рамкой), а не от спирта (нереализующийся вариант выделен синей пунктирной рамкой).

По такой же схеме получают сложные эфиры неорганических кислот, например, нитроглицерин (рис. 5Б). Вместо кислот можно использовать хлорангидриды кислот, метод применим как для карбоновых (рис. 5В), так и для неорганических кислот (рис. 5Г).

Взаимодействие солей карбоновых кислот с галоидалкилами RCl также приводит к сложным эфирам (рис. 5Г), реакция удобна тем, что она необратима – выделяющаяся неорганическая соль сразу удаляется из органической реакционной среды в виде осадка.

Рис. 5. ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. А – взаимодействие карбоновой кислоты со спиртом. Атом кислорода, входящий в состав образующейся воды, выделен красным, он отрывается от кислоты (отмечено красной пунктирной рамкой), а не от спирта (не реализующийся вариант выделен синей пунктирной рамкой). Б – синтез сложного эфира неорганической (азотной) кислоты с участием трехатомного спирта. В и Г – получение сложных эфиров из хлорангидридов кислот. neД – получение сложных эфиров из солей карбоновых кислот.

Применение сложных эфиров.

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

Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот (табл. 1) используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а сложные эфиры на основе ароматических спиртов – в парфюмерной промышленности.

Из восков изготавливают политуры, смазки, пропиточные составы для бумаги (вощеная бумага) и кожи, они входят и в состав косметических кремов и лекарственных мазей.

Жиры вместе с углеводами и белками составляют набор необходимых для питания пищевых продуктов, они входят в состав всех растительных и животных клеток, кроме того, накапливаясь в организме, играют роль энергетического запаса. Из-за низкой теплопроводности жировой слой хорошо предохраняет животных (в особенности, морских – китов или моржей) от переохлаждения.

Животные и растительные жиры представляют собой сырье для получения высших карбоновых кислот, моющих средств и глицерина (рис. 4), используемого в косметической промышленности и как компонент различных смазок.

Нитроглицерин (рис. 4) – известный лекарственный препарат и взрывчатое вещество, основа динамита.

На основе растительных масел изготавливают олифы (рис. 3), составляющие основу масляных красок.

Эфиры серной кислоты (рис. 2) используют в органическом синтезе как алкилирующие (вводящие в соединение алкильную группу) реагенты, а эфиры фосфорной кислоты (рис. 5) – как инсектициды, а также добавки к смазочным маслам.

Михаил Левицкий

www.xn--90aiamszeam5j.www.krugosvet.ru

Сложные эфиры номенклатура - Справочник химика 21

    Нередко применяемое к жирам название триглицериды противоречит принципам рациональной номенклатуры, так как в молекуле жира имеется не три, а только один остаток глицерина. По отношению к синтетическим жирам часто применяют названия, указывающие количество и качество кислотных остатков, входящих в состав жира. Так, например, трибутирин — жир, в состав которого входят три молекулы масляной кислоты, тристеарин — жир, образованный тремя молекулами стеариновой кислоты и т. д. Наиболее последовательным было бы применять к жирам принцип сокращенной номенклатуры сложных эфиров по аналогии с солями кислот. С этой точки зрения жир, образованный, например, тремя молекулами стеариновой кислоты следует назвать т р и-стеаратом глицерина. Так же просто можно называть и смешанные глицериды, например  [c.107]     Номенклатура. Названия сложных эфиров обычно производят от наименований образующих их спирта и кислоты. Часто употребляют также названия, которые выводят из наименования углеводородного радикала спирта и корня латинского наименования кислоты (или, что тоже—корня названия радикала этой кислоты, стр. 154) с добавлением к последнему окончания -ат. Например  [c.180]

    Наиболее последовательным 1ло бы применять к жирам принцип сокращенной номенклатуры сложных эфиров по аналогии с солями кислот. С этой точки зрения жир, образованный, например, тремя молекулами стеариновой кислоты, следует назвать тристеаратом глицерина. Так же просто можно называть и смешанные глицериды, например  [c.85]

    Резюме номенклатура карбоновых кислот, ангидридов, ацилгалогенидов, сложных эфиров [c.174]

    В русской номенклатуре названия сложных эфиров часто строятся из названий кислот и спиртов с добавлением слова эфир, например  [c.171]

    В названиях альдегидов и в той части сложных эфиров, которая присоединена к атому углерода, используется кислотная номенклатура. В названиях спиртов, простых эфиров, кетонов, аминов и той части сложных эфиров, которая присоединена к атому кислорода, используется номенклатура алканов. [c.295]

    Номенклатура сложных эфиров складывается из названий кислот и спиртов, остатки которых содержатся в их молекулах. Например  [c.167]

    Нуклеотиды. Третий компонент нуклеиновых кислот — ортофос-форная кнслота — образует сложноэфирные связи со спиртовыми группами рибозы нли дезоксирибозы. Путем расщепления нуклеиновых кислот в контролируемых условиях удается выделить сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты — нуклеотиды. Названия нуклеотидов производятся от названия гетероциклического основания, входящего в нх состав, с добавлением слова кислота цитидиловая кислота, адениловая кислота и т. д. В современной номенклатуре указываются также положения фосфатной группы или групп (аденозии-5 -фосфат, адеиознн-З -фосфат, дезоксиаденозии-5 -фосфат) часто используются однобуквенные сокращения для 5 -фосфатов — рА, рС, рС, ри, pN, р[c.301]

    Для солей и сложных эфиров сохраняются современные приемы нх номенклатуры. [c.286]

    Номенклатура. Сложные эфиры называют по кислотам и спиртам, остатки которых участвуют в их образовании, например Н—СО—О—СНз — метилформиат, или метиловый эфир муравьиной кислоты СН3—СО—О—СгНб — эти-лацетат, или этиловый эфир уксусной кислоты. [c.387]

    Одной из важнейших групп пластификаторов являются высоко-кипяш,ие сложные эфиры, например дибутил- и диоктилфталаты, трикрезилфосфат, некоторые эфиры высших спиртов с дикарбоно-выми кислотами или высших карбоновых кислот с двухатомными спиртами. В качестве мягчителей для синтетических каучуков наряду с минеральными маслами применяют синтетические продукты — алкилароматические углеводороды, низшие полиолефины и др. Большое разнообразие полимерных материалов определяет и весьма широкую номенклатуру пластификаторов, к которым относятся также некоторые эфиры сульфокислот, N-замещенные амиды, сульфамиды и хлорпроизводные. [c.18]

    Номенклатура. Названия сложных эфиров производятся от названий тех кислот и спиртов, которые образуют эфиры, например  [c.164]

    Номенклатура сложных эфиров обычно складывается из названий кислот и спиртов, остатки которых содержатся в их молекулах. По систематической номенклатуре сложные эфиры называют, прибавляя в качестве приставки название спиртового радикала к названию кислоты, в котором окончание -овая заменяется на -оат О О [c.158]

    Циклитами называют циклоалканы, содержащие по одной гидроксильной группе у трех и более углеродных атомов. Для таких соединений предложена номенклатура со специальной нумерацией циклогексанового кольца и особым описанием стереохимии. Эта номенклатура пригодна главным образом для самих циклитов, их простых и сложных эфиров, а также для производных, у которых замещены одна или более гидроксильных групп. [c.301]

    Номенклатура. Сложные эфиры называют по кислотам и спиртам, которые участвуют в их об- [c.346]

    Функциональные производные карбоновых кислот. Классификация и номенклатура. Получение и свойства сложных эфиров, хлорангидридов, ангидридов и амидов кислот, надкислот и перекисей ацилов. [c.191]

    Номенклатура сложных эфиров. Обычно сложные эфиры называют по тем кислотам и спиртам, из которых они образованы. Наиболее краткое и часто применяемое название сложных эфиров выводят из корня латинского наименования кислоты с добавлением к нему окончания аг и с указанием названия того радикала, который соответствует спирту, входящему в состав сложного эфира. Но иногда применяют и более подробные наименования. Так, например, сложные эфиры нижеследующего строения называют (а) — метилацетат, метиловый эфир уксусной кислоты, или уксуснометиловый эфир (б)—этилбензоат этиловый эфир бензойной кислоты, или бензойно-этиловый эфир [c.342]

    В этом разделе изучаются номенклатура, строение и свойства большой группы производных углевс1Доро-дов, содержащих кислородсодержащие функциональные группы. Простейшими представителями этой группы являются спирты, поэтому они открывают настс ящий раздел. Далее в нем последовательно рассматриваются фенолы, содержащие такую же функциональную группу, как и спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, сложные эфиры, в частности, жиры-триглицериды, углеводы [c.526]

    Гомологический ряд предельных одноатомных спиртов строится путем замещения гидроксильной группой одного атома водорода у соответствующих членов гомологического ряда предельных углеводородов. В таблице 11 показаны первые пять членов предельных одноатомных спиртов (алканолов) и важнейшие представители высших спиртов, номенклатура, строение и некоторые физические константы. Высшие спирты с нечетным числом углеродных атомов в природе не встречаются, а поэтому в таблице они не показаны, хотя и могут быть получены синтетическим путем. Некоторые высшие спирты (миристиловый, цети-ловый и др.) в природе встречаются в виде сложных эфиров, т. е. [c.185]

    Решение, а) Данный сложный эфир образован этанолом и бензойной кислотой и поэтому называется этилбензоатом. б) Данный сложный эфир образован фенолом и масляной кислотой (по женевской номенклатуре эта кислота называется бутановой). Остаток фенола С Нз называется фенильной группой. Поэтому сложный эфир называется фенилбутиратом. [c.432]

    Сложные эфиры — это 0-алкил- или 0-арилпроизводные карбоновых кислот. По систематической номенклатуре их называют либо путем комбинации названий алкильной (или арильной) группы и карбоновой кислоты, либо используя обозначения сложноэфирной или ацильной группы как заместителей. [c.155]

    Номенклатура. Чаще всего названия сложных эфиров производят от назват й кислот и спиртов, остатки которых входят в их состав, с добавлением слова эфир их также образуют по типу названий солей. Например  [c.329]

    В одном из вариантов тривиальной номенклатуры сложных эфиров указываются кислота и спирт, из которых получен сложный эфир этиловый эфир уксусной кислоты, или уксусноэтиловый эфир,— из этилового спирта и уксусной кислоты изобутиловый эфир азотной кислоты, или азотноизобутиловый эфир,— из изобутилового спирта и азотной кислоты и т. д. [c.136]

    Термин сложные эфиры (в отличие от простых эфиров) — одна из неудачных традиций русской номенклатуры название длинное, вызывает путаницу со смешанными простыми эфирами. Однако попытки ввести в обиход термин эстеры (по аналогии с английским и немецким esters) не увенчались успехом, хотя и предпринимались рядом авторов. — Прим. переводчика. [c.170]

    Глицериды (ацилглицерины, или ацилглицеролы—по международной номенклатуре) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. [c.189]

    Заместители, заменяющие атом водорода гидроксильной группы сахаридов, в названиях обозначаются как О-заместители. Локант 0-у> не повторяется при множественном замещении одним и тем же заместителем. При полном замещении цифровые локанты не указываются. Для >-ацилпроизводных можно использовать традиционные названия для эфиров. Ацильное замещение при аномерном гидроксиле обозначают префиксом 0-ацил-, однако, соответствующие О-алкилпроизводные называют как гликозиды. Сложные эфиры сахаридов и фосфорной кислоты называют фосфатами. В биохимии термин фосфат используют независимо от противоиона и степени ионизации. Префиксами, используемыми в органической номенклатуре для сложных эфиров фосфорной кислоты, являются О-фосфоно и О-фосфонато соответственно для групп (Н0)2Р(0)- и (0 )2Р(0)-, присоединенных к кислороду. Если сахар этерифицирован двумя или более фосфатными группами, соединения называют бисфосфатами, трисфосфатами и т. д. Термин дифосфат обозначает эфир дифосфорной кислоты. Эфиры серной кислоты называют, используя префиксы О-сульфо и О-сульфонато соответственно для групп (Н0)8(0)2- и (0 8(0)2-, присоединенных к кислороду. [c.290]

    Номенклатура. Сложные эфиры называют чаще всего с помощью названий кислот и спиртов, которые участвуют в их образовании. Так, например, сложный эфир, образованный ук сусной кислотой и этиловым спиртом, называют уксусноэтиловым эфиром, или этилацетатом (уксусная кислота по-латыни — ас1(1ит асе11сит). [c.129]

    Названия органических соединений приведены в основном по номенклатуре ЮПАК- Так названы углеводороды, спирты, галогенпроизводные углеводородов, кетоиы, формали, ацетали и целлозольвы. Для низщих альдегидов, карбоновых кислот и ряда веществ других классов даны общепринятые тривиальные названия, например анизол, анетол, пулегон, карвакрол. В случае простых эфиров приняты наиболее распространенные названия метилэтиловый эфир, диэтиловый эфир и т. п. Для сложных эфиров, спиртов и кислот использованы латинизированные названия, иапример, метиловый эфир уксусной кислоты — метилацетат, этиловый эфир ацетоуксусной кислоты — этилацетоацетат. Сложиые эфиры дикарбоиовых кислот имеют аналогичные названия с префиксом ДИ-, например, диметиловый эфир щавелевой кислоты назван не метилоксалатом, а диметилоксалатом. [c.26]

    Применение названий радикалов. Названия алкильных и арильных радикалов применяются в номенклатуре спиртов, галогенопроизводных, сложных эфиров, аминов, кетонов и аналогов этих соединений с серой и фосфором вместо кислорода и азота. В названиях соединений приставки ди-и три- исполь.зуются, чтобы показать число идентичных радикалов, связанных с функциональной группой. В некоторых с.лучаях (например, в фенолах) два слова сокращаются в одно, причем некоторые буквы выбрасываются Если присутствуют два разных углеводородных радикала, они располагаются в алфавитном порядке при этом приставка во внимание не принимается. Отдельные части названия (в английском) в случае аминов сливаются в одно слово, а в других случаях пишутся раздельно. (В русском предпочитают слитное написание, кроме тех случаев, когда часть названия выделяется в прилагательное например, этилбромид, этиламин, винилацетат, циклогексилметилкетон, но бромистый этил, уксусноэтиловый эфир.— Прим. ред.) [c.646]

    Ввиду обширности литературы по вопросам алкилирования и сложности поисков такой литературы по отдельным объектам многие примеры алкилирования, несомненно, не были найдены. Чтобы избежать путаницы в номенклатуре дизамещенных активных метиленовых соединений с различными заместителями, находящимися у одного и того же атома углерода, одна из групп заключалась в скобки. Например, сложный эфир С2Н5С(СбН5)(С02С2Н5)2 должен быть назван диэтиловым эфиром этил (фенил) малоновой кислоты. [c.177]

    Номенклатура, изомерия. По рациональной номенклатуре наименование эфира строится из двух частей названия кислоты и спиртового радикала. По ИЮПАК, для наименования сложных эфиров к названию кислоты прибавляют название спиртового радикала, изменяя при этом в названии кислоты окончание овая на [c.145]

    Номенклатура. Непредельные кислоты так же, как и предельные, до сих пор чаще всего называются эмпирическими названиями. Так, например, акриловая кислота получила свое название от акролеина, при окислении которого она получается кротоновая кислота называется так, потому что была выделена впервые из кротонового масла линолевая и линоленовая кислоты названы в связи с тем, что они в значительном количестве содержатся (в виде сложных эфиров с глицерином) в льняном масле (по-латыни — oleum lini) и т. д. [c.117]

    Изомерия. Номенклатура. Физические свойства. Изомерия сложных эфиров обусловлена строением радикалов, связанных с ацилатной группой [c.263]

chem21.info

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ – класс соединений на основе минеральных (неорганических) или органических карбоновых кислот, у которых атом водорода в НО-группе замещен органической группой R. Прилагательное «сложные» в названии эфиров помогает отличить их от соединений, именуемых простыми эфирами.

Если исходная кислота многоосновная, то возможно образование либо полных эфиров – замещены все НО-группы, либо кислых эфиров – частичное замещение. Для одноосновных кислот возможны только полные эфиры (рис.1).

Рис. 1. ПРИМЕРЫ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ на основе неорганической и карбоновой кислоты

Номенклатура сложных эфиров.

Название создается следующим образом: вначале указывается группа R, присоединенная к кислоте, затем – название кислоты с суффиксом «ат» (как и в названиях неорганических солей: карбонат натрия, нитрат хрома). Примеры на рис. 2

Рис. 2. НАЗВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. Фрагменты молекул и соответствующие им фрагменты названий выделены одинаковым цветом. Сложные эфиры обычно рассматривают как продукты реакции между кислотой и спиртом, например, бутилпропионат можно воспринимать как результат взаимодействия пропионовой кислоты и бутанола.

Если используют тривиальное (см. ТРИВИАЛЬНЫЕ НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ) название исходной кислоты, то в название соединения включают слово «эфир», например, С3Н7СООС5Н11 – амиловый эфир масляной кислоты.

Классификация и состав сложных эфиров.

Среди изученных и широко применяемых сложных эфиров большинство представляют соединения, полученные на основе карбоновых кислот. Сложные эфиры на основе минеральных (неорганических) кислот не столь разнообразны, т.к. класс минеральных кислот менее многочисленен, чем карбоновых (многообразие соединений – один из отличительных признаков органической химии).

Когда число атомов С в исходных карбоновой кислоте и спирте не превышает 6–8, соответствующие сложные эфиры представляют собой бесцветные маслянистые жидкости, чаще всего с фруктовым запахом. Они составляют группу фруктовых эфиров. Если в образовании сложного эфира участвует ароматический спирт (содержащий ароматическое ядро), то такие соединения обладают, как правило, не фруктовым, а цветочным запахом. Все соединения этой группы практически нерастворимы в воде, но легко растворимы в большинстве органических растворителей. Интересны эти соединения широким спектром приятных ароматов (табл. 1), некоторые из них вначале были выделены из растений, а позже синтезированы искусственно.

Табл. 1. НЕКОТОРЫЕ СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ, обладающие фруктовым или цветочным ароматом (фрагменты исходных спиртов в формуле соединения и в названии выделены жирным шрифтом)
Формула сложного эфира Название Аромат
СН3СООС4Н9 Бутилацетат грушевый
С3Н7СООСН3 Метиловый эфир масляной кислоты яблочный
С3Н7СООС2Н5 Этиловый эфир масляной кислоты ананасовый
С4Н9СООС2Н5 Этиловый эфир изовалериановой кислоты малиновый
С4Н9СООС5Н11 Изоамиловый эфир изовалериановой кислоты банановый
СН3СООСН2С6Н5 Бензилацетат жасминовый
С6Н5СООСН2С6Н5 Бензилбензоат цветочный

При увеличении размеров органических групп, входящих в состав сложных эфиров, до С15–30 соединения приобретают консистенцию пластичных, легко размягчающихся веществ. Эту группу называют восками, они, как правило, не обладают запахом. Пчелиный воск содержит смесь различных сложных эфиров, один из компонентов воска, который удалось выделить и определить его состав, представляет собой мирициловый эфир пальмитиновой кислоты С15Н31СООС31Н63. Китайский воск (продукт выделения кошенили – насекомых Восточной Азии) содержит цериловый эфир церотиновой кислоты С25Н51СООС26Н53. Кроме того, воски содержат и свободные карбоновые кислоты и спирты, включающие большие органические группы. Воски не смачиваются водой, растворимы в бензине, хлороформе, бензоле.

Третья группа – жиры. В отличие от предыдущих двух групп на основе одноатомных спиртов ROH, все жиры представляют собой сложные эфиры, образованные из трехатомного спирта глицерина НОСН2–СН(ОН)–СН2ОН. Карбоновые кислоты, входящие в состав жиров, как правило, имеют углеводородную цепь с 9–19 атомами углерода. Животные жиры (коровье масло, баранье, свиное сало) – пластичные легкоплавкие вещества. Растительные жиры (оливковое, хлопковое, подсолнечное масло) – вязкие жидкости. Животные жиры, в основном, состоят из смеси глицеридов стеариновой и пальмитиновой кислоты (рис. 3А,Б). Растительные масла содержат глицериды кислот с несколько меньшей длиной углеродной цепи: лауриновой С11Н23СООН и миристиновой С13Н27СООН. (как и стеариновая и пальмитиновая – это насыщенные кислоты). Такие масла могут долго храниться на воздухе, не меняя своей консистенции, и потому называются невысыхающими. В отличие от них, льняное масло содержит глицерид ненасыщенной линолевой кислоты (рис. 3В). При нанесении тонким слоем на поверхность такое масло под действием кислорода воздуха высыхает в ходе полимеризации по двойным связям, при этом образуется эластичная пленка, не растворимая в воде и органических растворителях. На основе льняного масла изготавливают натуральную олифу.

Рис. 3. ГЛИЦЕРИДЫ СТЕАРИНОВОЙ И ПАЛЬМИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ (А И Б) – компоненты животного жира. Глицерид линолевой кислоты (В) – компонент льняного масла.

Сложные эфиры минеральных кислот (алкилсульфаты, алкилбораты, содержащие фрагменты низших спиртов С1–8) – маслянистые жидкости, эфиры высших спиртов (начиная с С9) – твердые соединения.

Химические свойства сложных эфиров.

Наиболее характерно для эфиров карбоновых кислот гидролитическое (под действием воды) расщепление сложноэфирной связи, в нейтральной среде оно протекает медленно и заметно ускоряется в присутствии кислот или оснований, т.к. ионы Н+ и НО– катализируют этот процесс (рис. 4А), причем гидроксильные ионы действуют более эффективно. Гидролиз в присутствии щелочей называют омылением. Если взять количество щелочи, достаточное для нейтрализации всей образующейся кислоты, то происходит полное омыление сложного эфира. Такой процесс проводят в промышленном масштабе, при этом получают глицерин и высшие карбоновые кислоты (С15–19) в виде солей щелочных металлов, представляющих собой мыло (рис. 4Б). Содержащиеся в растительных маслах фрагменты ненасыщенных кислот, как и любые ненасыщенные соединения, могут быть прогидрированы, водород присоединяется к двойным связям и образуются соединения, близкие к животным жирам (рис. 4В). Этим способом в промышленности получают твердые жиры на основе подсолнечного, соевого или кукурузного масла. Из продуктов гидрирования растительных масел, смешанных с природными животными жирами и различными пищевыми добавками, изготавливают маргарин.

Рис. 4. РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. А – гидролиз сложных эфиров (сдвоенные стрелки означают, что реакция обратима). Б – омыление жира. В – гидрирование растительного масла.

Основной способ синтеза – взаимодействие карбоновой кислоты и спирта, катализируемое кислотой и сопровождаемое выделением воды. Эта реакция обратна показанной на рис. 3А. Чтобы процесс шел в нужном направлении (синтез сложного эфира), из реакционной смеси дистиллируют (отгоняют) воду. Специальными исследованиями с применением меченых атомов удалось установить, что в процессе синтеза атом О, входящий в состав образующейся воды, отрывается от кислоты (отмечено красной пунктирной рамкой), а не от спирта (нереализующийся вариант выделен синей пунктирной рамкой).

По такой же схеме получают сложные эфиры неорганических кислот, например, нитроглицерин (рис. 5Б). Вместо кислот можно использовать хлорангидриды кислот, метод применим как для карбоновых (рис. 5В), так и для неорганических кислот (рис. 5Г).

Взаимодействие солей карбоновых кислот с галоидалкилами RCl также приводит к сложным эфирам (рис. 5Г), реакция удобна тем, что она необратима – выделяющаяся неорганическая соль сразу удаляется из органической реакционной среды в виде осадка.

Рис. 5. ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. А – взаимодействие карбоновой кислоты со спиртом. Атом кислорода, входящий в состав образующейся воды, выделен красным, он отрывается от кислоты (отмечено красной пунктирной рамкой), а не от спирта (не реализующийся вариант выделен синей пунктирной рамкой). Б – синтез сложного эфира неорганической (азотной) кислоты с участием трехатомного спирта. В и Г – получение сложных эфиров из хлорангидридов кислот. neД – получение сложных эфиров из солей карбоновых кислот.

Применение сложных эфиров.

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

Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот (табл. 1) используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а сложные эфиры на основе ароматических спиртов – в парфюмерной промышленности.

Из восков изготавливают политуры, смазки, пропиточные составы для бумаги (вощеная бумага) и кожи, они входят и в состав косметических кремов и лекарственных мазей.

Жиры вместе с углеводами и белками составляют набор необходимых для питания пищевых продуктов, они входят в состав всех растительных и животных клеток, кроме того, накапливаясь в организме, играют роль энергетического запаса. Из-за низкой теплопроводности жировой слой хорошо предохраняет животных (в особенности, морских – китов или моржей) от переохлаждения.

Животные и растительные жиры представляют собой сырье для получения высших карбоновых кислот, моющих средств и глицерина (рис. 4), используемого в косметической промышленности и как компонент различных смазок.

Нитроглицерин (рис. 4) – известный лекарственный препарат и взрывчатое вещество, основа динамита.

На основе растительных масел изготавливают олифы (рис. 3), составляющие основу масляных красок.

Эфиры серной кислоты (рис. 2) используют в органическом синтезе как алкилирующие (вводящие в соединение алкильную группу) реагенты, а эфиры фосфорной кислоты (рис. 5) – как инсектициды, а также добавки к смазочным маслам.

Михаил Левицкий

www.ww.krugosvet.ru


Смотрите также