Получение сложных эфиров и эфирных масел. Получение эфиров

Получение простых эфиров

Простыми эфирами (этерами) называют соединения общей формулы ROR'. По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматриваются как алкоксиалканы. При этом больший радикал считается основным. Для простых эфиров чаще, чем для других классов соединений, применяется радикально-функциональная номенклатура. В этом случае названия образуют из названий радикалов R и R’, связанных с атомом кислорода, добавляя слово "эфир":

или

этоксиэтан 2-метокси-2-метилпропан

(диэтиловый эфир) (трет -бутилметиловый эфир, ТБМЭ)

Хорошими протонными растворителями для проведения реакций являются целлозольв и метилцеллозольв. Хорошим растворителем для поведения реакций гидроборирования и для восстановления гидроборатом натрия является диглим.

2-метоксиэтанол 2-этоксиэтанол диэтиленгликольдиэтиловый эфир

(метилцеллозольв) (целлозольв) (диглим)

Широкое применение находят циклические эфиры:

окись этилена тетрагидрофуран тетрагидропиран 1,4-диоксан

Простые эфиры имеют ту же геометрию, что и Н2 О (Гиллеспи). Валентный угол С-О-С соответстввует 112о для СН3 ОСН3 , что близко к тетраэдрическому углу и указывает на sp3 -гибридизацию атома кислорода.

Молекулы простых эфиров не могут образовывать водородные связи между собой, и поэтому они значительно более летучи, чем спирты с тем же числом атомов углерода. Плотность эфиров меньше, чем воды. Их растворимость в воде, с которой они могут образовывать водородные связи почти такая же как и у изомерных им спиртов, например, диэтиловый эфир и 1-бутанол растворяются в воде в количестве примерно 8 г на 100 мл воды.

Эфиры химически довольно инертны и поэтому широко используются в качестве растворителей. Многие эфиры имеют приятный запах и испозьзуются в парфюмерии.

Упр.1. Изобразите каркасные формулы и назовите по ИЮПАК и общепринятыми названиями следующие эфиры:

(а)

(б)

(в)

(г)

(д)

Ответ:

(а) 2-метокси-2-метилпропани (трет -бутилметиловый эфир), (б) 2-метокси-2-метилпропани (трет -бутилэтиловый эфир), (в) транс -2-этоксициклогексанол, (г) метоксиэтен (винилметиловый эфир).

1. Получение простых эфиров

Существует три общих метода получения простых эфиров: межмолекулярная дегидратация спиртов, взаимодействие спиртов с алкенамии и реакция Вильямсона.

1.1. Межмолекулярная дегидратацией спиртов

В присутствии концентрированной серной кислоты, безводной фосфорной кислоты или таких катализаторов, как оксид или фосфат алюминия от двух молекул спирта отщепляется вода:

(1)

диэтиловыйи эфир

Механизм SN 2:

этилгидроксоний (М 1)

Диэтилгидроксоний

Способ пригоден для получения симметричных простых эфиров из неразветвленных первичных спиртов:

(2)

b-бромэтиловый спирт b-дибромэтилового эфиров

Дегидратация 1,4-бутандиола в присутствии фосфорной кислоты приводит к образованию циклического эфира тетрагидрофурана (ТГФ):

(3)

1,4-бутандиол тетрагидрофуран (ТГФ)

Рассмотренный метод пригоден лишь для получения симметричных простых эфиров из неразветвленных первичных спиртов, за исключением такого случая, когда один спирт третичный, а второй _ первичный:

(4)

трет -бутанол 1-бутанол бутил-трет -бутиловый эфир

В промышленности межмолекулярной дегидратацией спиртов получают диэтиловый, дибутиловый и ряд других простейших эфиров.

Упр.2. Опишите механизм реакции:

Ответ:

Упр.3. Напишите реакции получения (а) диэтилового, (б) дибутилового и (в) b-дибромэтилового эфиров и (г) тетрагидрофурана (ТГФ) и опишите их механизм.

1.2. Синтез эфиров по реакции Вильямсона

Эта реакция рассматривалась ранее при изучении алкилгалогенидов.

Алкоголяты металлов легко вступают в реакции нуклеофильного замещения, предоставляя алкоксид-анионы RO- . В случае необходимости получения асимметричных эфиров нужно тщательно рассматривать возможность использования галогенуглеводородов и алкоголятов спиртов.

(5)

2-метоксипропан

(6)

бензил-трет -бутиловый эфир

При синтезе алкилариловых эфиров необходимо на фенолят действовать алкилгалогенидом, поскольку арилгалогениды не реагируют с алкоголятами.

Упр.4. Напищите реакции получения следующих эфиров:

(а)

(б)

Упр.5. Из каких соединений по Вильямсону можно получить

(а) метилизопропиловый эфир, (б) трет- бутилэтиловый эфир

(в) пропилфениловый эфир? Объясните выбор реагентов.

1.3. Присоединение спиртов к алкенам

В присутствии кислоты спирты присоединяются к алкенами с образованием эфиров. Механизм реакции напоминает механизм гидратации алкенов.

(7)

трет- бутилметиловый эфир

Механизм:

(М 2)

Этот метод часто используется для защиты гидроксильной группы первичных спиртов при проведении реакций с другими функциональными группами этой же молекулы, т.к. трет -бутильная группа легко может быть снята при действии кислоты.

Упр.6. Имея в своем распоряжении 3-бром-1-пропанол и ацетиленид натрия, предложите схему получения сначала 4-пентин-1-ола, а затем

4-гептин-1-ола,

Ответ. Непосредственная реакция исходных продуктов между собой не может привести к желаемому результату, т.к. сильное основание этинид (ацетиленид) натрия прежде всего будет реагировать по гидроксильной группе:

этинид натрия 3-бром-1-пропанол

Поэтому гидроксильную группу в 3-бром-1-пропаноле сначала нужно защитить превратив ее в трет -бутоксильную, а затем действовать ацетиленидом натрия:

4-пентин-1-ол

Упр.7. Опишите механизм реакции:

Ответ:

Упр.8. Напишите реакцию образования эфира из метанола и 2-метилпропена (изобутилена) и опишите ее механизм.

Важным общим методом синтеза простых эфиров является алкоксимер-курирование алкенов. Взаимодействие алкена с ацетатом или трифторацетатом ртути в спирте приводит к образованию алкоксиалкилртутного соединения. Его восстановление боргидридом натрия дает эфир. Этот процесс называют сольватомеркурированием – демеркурированием. Метод аналогичен методу получения спиртов оксимеркурированием-демеркурированием:

mirznanii.com

CHEM_7

Превращения глицерина под влиянием концентрированной серной кислоты пртекает аналогично и через стадию оксониевой соли образует карбкатион. Наиболее интересным в этом сллучае является третий вариант превращений когда реакция протекает при очень высокой температуре. Образующийся при этом диоксиметилметильный карбкатион отщепляет протон с оразованием винилового гликоля, изомеризующегося в гидроксипропаналь:

HOCh3С+НCh3OH –––––> [HOCh3CH=CHOH] ––––> HOCh3Ch3CH=O

Последний по схеме катализируемой кислотами дегидратации первичных спиртов образует акролеин:

HOCh3Ch3CH=O + H+ ––––> Ch3=CH-CН=O

Взаимодействие спиртов с концентрированнорй азотной кислотой также начинается килотно-основным взаимодействием спирта с кислотой:

Ch4Ch3OH + H+ NO3- === [Ch4Ch3O+h3]NO3- === Ch4Ch3++ h3O + NO3-

Известно, что в отличие от серной кислоты, азотная килота не является водоотнимающим средством и, следовтаельно, не способствует образованию карбкатиона. В то же время образование оксониевой соли усиливает поляризацию связи С-О и тем самим способствует образованию этилового эфира азотной кислоты. Тот факт, что уходящей группой в этих случаях является вода (легкоуходящая группа) также способствует этерификации по механизму нуклеофильного замещения SN2.

H H H H

О2NO-...... С .....O+h3 ––––> О2NO-C + h3O

Ch4 Ch4

Аналогично пртекает взаимодействие концентрированной азотной кислоты с гликолями и глицерином. В последнем случае образуется тринитроглицерин (название неправильное, это сложный эфир глицерина и азотной кисоты , а не нитросоединение) сильное взрывчатое вещество и извстный лекарственный препарат:

Сh3OH Ch3ONO2

CHOH + 3 HNO3 ––––––> CHONO2 + 3h3O

Ch3OH Ch3ONO2

Особо следует напомнить, что спирты, особенно первичные и вторичные, легко окисляются. Поэтому смешивать коцентрированную азотную кислоту со спиртами следует очень осторожно и при охлаждении.

Взаимодействие спиртов с галогеноводородными кислотами протекает аналогично: образующаяся не первй стадии оксониевая соль по механизму SN1 или SN2 (механизм определяется строением спирта и природой галогенаниона) образует соответствуюший галогенид:

Ch4Ch3OH + HX ––––––> [Ch4Ch3O+h3]X- –––––> Ch4Ch3X + Oh3

X = F, Cl, Br, I.

Образующиеся в реакциях с иодистоводородной кислотой иодалканы восстанавливаются избытком иодистоводородной кислоты до соответствующих алканов.

Ch4Ch3I + HI ==== Ch4Ch4 + I2

Учитывая обратимость реакции спиртов с галогеноводородными кислотами и малую пригодность ее для получения иодалканов, разработаны удобные в препаративом отношении методы синтеза галогеналканов основанные на взаимодействи соответствующих спиртов с галогенангидридами минеральных или органических кислот:

ROH + PCl3 ––––> RCl + P(OH)3

+ SO2Cl ––––> RCl + HCl + SO2

+ P + Br2 –––> RBr + HBr + P(OH)3

+ P +I2 –––-> RI + P(OH)3

+ Br-C-C-Br ––––> RBr + HOOC-COOH

O O

Взаимодействие спиртов с карбоновыми кислоами . Карбовые кислоты - слабые и не образуют оксониевых солей. С другой стороны, спирты слишком слабые нуклеофилы, чтобы присоединяться по двойной связи карбоксильной группы карбонильный углерод которой слабоэ лектрофилен (НАПОМИНАЮ, ЧТО НЕПОДЕЛЕННАЯ ПАРА ЭЛЕКТРОНОВ КИСЛОРОДА ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ ОБРАЗУЕТ р-p-СОПРЯЖЕНУЮ СИСТЕМУ).

Однако, известно, что в присутствии каталитических количеств концентрированной серной кислоты спирты реагируют с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров:

R-OH + R1-COOH ===== R1COOR + h3O

Двухосновные кислоты могут давать моно- и диэфиры, этерификация протекает ступенчато.

При взаимодействии гликолей и глицерина с карбоновыми килотами в зависимости от соотошения реагирующих веществ получаются неполные или полные эфиры многоатомных спиртов:

Сh3OH + RCOOH Ch3OCOR Ch3OCOR

Ch3OH Ch3OH Ch3OCOR

Cложные эфиры высших карбоновых кислот и спиртов называются восками, высших кислот и глицерина - жирами или липидами . Воска и липиды - вещества растителього или животного происхождения, они не индивидуальные соединения, а смеси веществ, отличающихся природой и строением углеводородных остатков кислот и спиртов, образующих молекулы восков и липидов.

ВАЖНЕЙШИЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ОДНО- И МОГОАТОМНЫХ

СПИРТОВ

Метиловый спирт, метанол, карбинол или древесный спирт - различные названия одного и того же вещества. В старые времена метловый спирт выделели из надсмольной воды сухо перегонки древесины. Основным методом промышленного синтеза метилового спирта в наше время является каталитическое восстановление окиси углерода при всокой температуре и давлении.

Метиловый сирт - бесцветная жидкость с т.кип. 64.7 оС смешивается с водой во всех отношениях с характерным “спиртовым запахом” токсичен. Метанол хороший растворитель, широко используется в качестве полупродукта в ораническком синтезе. При каталитическм дегидрировании он превращается в формальдегид, исползуемый в синтезе разнообразных органических соединений, в том числе, фенол-формальдегидных смол. Во многих странах его используют также при производстве метилтретичнобутиловго эфира - нового антидетонатора при прроизводтве высокооктановых, не содержащих свинца, бензинов.

Этиловый или винный спирт - бесцветная с характерным для спиртов запахом , хорошо растворяющаяся в воде жидкость, т.кип. 78.3 оС. Основными методами синтеза этилового спирта в промышлености является гидратация этилена и спиртовое брожение глюкзы. Если спиртовому брожению подвергается глюкоза, получаемая при гидроизе клетчатки, то спирт назвают гидролизным. Спирт с водой образует азеотропную смесь, содержащую 95.57% спирта и 4.43 % воды. Для полчения совершенно безводного “абсолютного” спирта азеотроп кипятят с этилловым эфиром ортокремниевой килоты в присутсвии небоьшогг кличества алкоголята. Более старые способы абсолютирования спирта предполгали высушивани спирта над безводным сульатом магния и безводным сульфатом меди.

Этиловый спирт используется для получения дивиниоа по Лебедеву, этилового эфира, хлороформа, хлораля. Сам этиловый спирт и особенно его сложные эфиры используются в качествае растворителей.

Этиленгликоль, 1,2-этандиол получают из этилена. Существует несколько технологических схем этого превращения черз стадии синтеза из этилена дихлорэтана , этиленхлоргидрина или окиси этилена. Все эти соединения при взаимодействии с водой в щелочной среде образуют этиленглтколь. Этиленгликоль - сладкая на вкус вязкая жидкость, хороошо растворяется в воде.

Этиленгликоь сильно понижает температуру плавления воды: 60 % раствор этиленгликоля в воде плаится при -49 оС. Это позвооляет испльзовать такие растворы в каесктве антифироизов. Этиленгликоль использую т также в пролизводтве диоксана и полиэфироов.

Глицерин получают при гидрлизе отходов жировой промышленности, синтетический глицерин синтеезируют из пропилена .

Ch4CH=Ch3 ––––> Ch3=CHCh3Cl ––––> ClCh3CH(OH)Ch3Cl –––––>

HOCh3CH(OH)Ch3OH

Глицерин - вязкая гигроскипическая этдкость сладкая на вкус, широко используется в пищевой промышленности, в фармакологии и при изготовлении красок (пасты для печати) в текстильной промышленности. Глицерин также используется в ситезе высокомолеклярных соединений (глифталевые смолы) и производстве взрывчатых веществ.

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ. ОКИСИ АЛКИЛОВ И АЛКЕНОВ

Простые эфиры описываются общей формулой R-O-R и могут быть рассмотрены как производные одоатомных спиртов в которых атом водорода гидрокисльной группы замещен на алкильный остаток. Формально эти соединения аналогичны оксидам одновалентных металлов. Поэтому их называют оксидами алкилов.

Основным методом синтеза такого рода соединений является межмолекулярная

за счет гидроксильных групп дегидратация спиртов по схеме:

R-O-H + H-O-R –––––> R-O-R + h3O

Дегидратация по этой схеме двухатомных спиртов приводит к образованию циклических простых эфиров. Химические свойтва циклических простых эфиров в которых количество атомов углерода в цикле больше двух практически идентичны свойствам ациклических эфиров, циклические эфиры, содержащие два атома углерда в цикле - окиси алкенов, резко отличаются по свойствам и поэтому будут рассмотрены особо.

Изомерия и номенклатура простых эфиров

Изомерия прстых эфиров определяется изомерией углеводородных радикалов и местом атома кислорода , их название строится путем перчисления имеющихся в молекуле эфира радикалов с добавлением окончанием “эфир” . Если хотя бы один радикал имеет сложную сруктуру - эфиры называются по правилам номенклатуры ИЮПАК с учетом того, что прстые эфры - это поизводные углеводородов, содержащие в качестве нефункционального заместителя алкоксильную группу:

Ch4Ch3ОCh3Ch4 Ch4OCh3CH(Ch4)Ch4

Диэтиловый эфир, этоксиэтан 1-метокси-2-метилпропан

Методы получения простых эфиров

Методы получения простых эфиров и их физические и химические свойства мы продемонстрируем на примере практически наиболее важного, диэтилового или, просто, этилового эфира. Так как диэтиловый эфир получали при нагревании спирта и концентрированной серной кислоты, алхимики считали, что в составе эфира имеется сера и поэтому называли диэтиловый эфир “серным эфиром”. Это название сохранилось у медиков и фармцевтов.

Получение эфиров из спиртов дегидртацией при кипячении смеси спирта и концентрированной серной кислоты:

2 С2Н5ОН –––––––> СН3СН2ОСН2СН3 + Н2О

Нагревание в этих же условиях смеси двух спиртов дает сложную смесь продуктов дегидратаци и не является препаративным методом синтеза простых несимметричных эфиров типа ROR1

Получение эфиров из галогеналканов взаимодействием с алкоголятами. Этот метод годится и для синтеза эфиров типа ROR1:

Ch4Ch3ONa + Ch4Ch3Br ––––> Ch4Ch3OCh3Ch4 + NaBr

Алкилирование спиртов алифатическими диазосоединениями:

Ch4Ch3OH + Ch3N2 ––––––> Ch4Ch3OCh4 + N2

Диэтиловый эфир - бесцветная, с характерным запахом, легко летучая жидкость с т.кип. 34 оС, плохо растворяется в воде (около 6%). Пары эфира с кислородом воздха образуют взрывоопасные смеси. При хранении эфир окисляется кислородом воздуха с образованием взрывоопасных перекисных соединений. Особенно легко образует перкиси диизопропиловый эфир. Поэтому прежде чем приступать к работе с эфирами необходимо убедиться в том, что он не содержит перекисей (проба с КI). Диэтиловый эфир используется в медицине и в лабораторной практике как универсальный растворитель.

Химические свойства простых эфиров

Простые эфиры относительно инертные соединения, они не гидролизуются с заметной скоростью при нагревании с разбавленными кислотами и щелочами.

В молекулах простых эфиров имеются атомы кислорода с неподеленными парами электронов, которые он может донировать в химиских реакциях и, таким образом, проявлять основные свойства. Хотя простые эфиры более сильные основания, чем спирты (ряд основности: R2O: > RHO: > h3O:), эфиры реагруют только с крепкими минеральными кислотами. Первой стадией такого взаимодействия является образование оксониевых солей. Образующиеся оксониевые катионы нестабильны и расщепляются по связи С-О :

(C2H5)2O + H+HSO4– ===[(C2H5)2OH]+HSO4– == C2H5OSO3H+ Ch4Ch3OH

Ch4Ch3OH + h3SO4 === Ch4Ch3OSO3H

(C2H5)2O + HI === [(C2H5)2OH]+I– === C2H5I + C2H5OH

C2H5OH + HI === C2H5I + h3O

Аналогично протекает реакция с хлористым водородом:

[(C2H5)2O + HCl === [(C2H5)2OH]+Cl– === C2H5Cl + C2H5OH

Простые циклические эфиры, изомерия и номенклатура

Простейшие циклические эфиры называют еще a-окисями или эпоксидными соединениями. Родоначальником гомологического ряда a -окисей является окись этилена или 1,2-эпоксиэтан, ближайшим ее гомологом - окись пропилена. Практически важной является также эпихлоргидрин:

СН2–СН2 Ch4-CH–Ch3 ClCh3CH–Ch3

O O O

Окись этилена окись пропилена эпихлоргидрин

1,2-эпоксиэтан 1,2-эпоксипропан 1,2-эпокси-3-хлорпропан

Методы получения a-окисей

Важнейшие a-окиси получают либо каталитическим окислением этилена или пропилена соответственно кислородом воздуха в присутствии серебрянного катализатора, либо дегидрогалогенированием галогенгидринов едкими щелочами:

RСH=Ch3 + O2 ––––> RCH–Ch3, R = H или Ch4.

Лучшие результаты получаются в реакциях окисления этилена.

RCH–Ch3 + KOH ––––> RCH–Ch3 + KBr , R = H, Ch4, Ch3Cl.

OH Br O

Галогенгидрины обычно получают из этилена или пропилена известными методами (смотри раздел “Химические свойства олефинов”).

Простейшие окиси алкенов - легкокипящие (т.кип.: окись этилена - 10.7 , окись пропилена - 34.1, оС) жидкости с эфирным запахом, растворимы в воде, эфире и других органических растворителях. Т.кип. эпихлоргидрина - 118оС.

Химические свойства a- окисей

a- Окиси содержат напряженный трехчленный цикл с полярными С-О связями для которого наиболее характерным является нуклеофильное или катализируемое кислотами нуклеофильное раскрытие цикла.

1. Взаимодействие окисей с сильными нуклеофилами реализуется как атака нуклеофили по наиболее электронодефицитному С1-атому углерода эпоксида завершающаяся образованием аниона (А):

Сh4–>CH–Ch3 + Y- == Ch4–>CH–Ch3–Y + X+ –––> Ch4–>CH-Ch3Y, SN2

O O– (A) OX

2. Катализируемое кислотами нуклеофильное раскрытие цикла (реакции со слабыми нуклеофилами) может протекать как по схеме SN2 так и по схеме SN1:

Сh4-CH–Ch3 + H+ === Ch4-CH–Ch3 + Y‑ === Ch4CH–Ch3–Y, SN2

O +OH OH

Ch4-CH-Ch3 === Ch4C+H–Ch3OH + Y– ==== Ch4CHCh3OH SN1

+OH Y

Как следует из приведенных схем, в случае несимметричных окисей, региоселективность присоединения и строение продуктов реакции определяются механизмом взаимодействия: реализации SN2 механизма предопределяет фиксацию нуклеофила у С1атома эпоксидного кольца, а SN2 механизма - у С2 атома (ПРАВИЛО ПЕТРОВА А.А.). Ниже приведены примеры раскрытия эпоксидных колец в реакциях с нуклеофилами.

СН2–СН2 + НОН ––––––––––> НОСН2–СН2ОН

О H+/OH–

+ НОR ––––––––––> HOCh3Ch3OR

H+/HO-

+ HOCh3Ch3OH ––––––––> HOCh3Ch3OCh3Ch3OH

+ HCl ––––––––> HOCh3Ch3Cl

+ HCN –––––––> HOCh3Ch3CN

+ Ch4COOK –––––––> Ch4COOCh3Ch3OH

+ Nh4 ––––> HOCh3Ch3Nh3 ––––>(HOCh3Ch3)2NH ––––> (HOCh3Ch3)3N

Приведенные примеры демонстрируют возможности использования окиси этилена в качестве полупродукта в синтезе функциональных производных углеводородов.

Окиси являются также исходными соединения в синтезе полимеров, например, при взаимодействии алкоголятов с окисью этилена образуется новый алкоголят который при наличии большого избытка окиси вызывает полимеризацию:

RONa + Ch3Ch3 ––––> ROCh3Ch3ONa

ROCh3Ch3ONa + n Ch3Ch3 ––––-> R(OCh3Ch3)nOCh3Ch3ONa

Полученные при полимеризации a-окисей полимеры называют эпоксидными смолами. Как правило они предсталяют собой вязкие тягучие вещества с относительно невысокими молекулярными массами (олигомеры).

Если полученный высокомолекулярный алкоголят обработать эпихлоргидрином, то получается полимер с активной эпоксидной группировкой на конце цепи:

R(OCh3Ch3)mONa + Ch3CHCh3C1 –––> R(OCh3Ch3)mOCh3CH–Ch3Cl –––>

O ONa

––> R(OCh3Ch3)mOCh3CH–Ch3

Бифункциональные нуклеофилы “сшиваются” ортдельные цепи такого полимера как минимум удваивая молекляную массу высокомолекулярного соединения. В качестве сшивающих реагентов используют диамины, гликоли и другие бифункциональные реагенты, способные раскрывать эпоксидные кольца:

R–Ch3CHCh3 + Nh3(Ch3)nNh3 ––––> RCh3CHCh3NH(Ch3)nNHCh3CHСН2R

О ОН ОН

Oбычно процесс “сшивания” проводят с целью получения твердой массы. Процесс называется отверждением эпоксидных смол. Он широко используется в технике. На этом принципе работают практически все, в том числе способные отверждаться, бытовые клеи.

studfiles.net

Получение сложных эфиров и эфирных масел

Актуальность Сложные эфиры и эфирные масла широко используются в практической деятельности человека, но получение их — процесс дорогостоящий. Поэтому зная способы их получения, свойства, биологическое воздействие, можно найти более дешевые способы получения эфиров, находить новые сферы их применения.

Цель: Поиск дешевых методов получения сложных эфиров, выделения эфирных масел из растений и химических реактивов.

Гипотеза: Возможно, полученные в школьной лаборатории и в домашних условиях сложные эфиры и эфирные масла можно использовать для создания духов и в качестве лекарственных средств.

Новизна: Изготовление модели установки для выделения эфирных масел в домашних условиях, поиск дешевых методов получения эфирных масел.

Объект исследования: сложные эфиры и эфирные масла.

Методы исследования. При проведении исследовательской работы использовались: поисково-аналитический метод и известные методы органического синтеза сложных эфиров-этерификация, методы экстракции эфирных масел из растительного сырья, моделирование. Ароматическая композиция создавалась с использованием полученных сложных эфиров и эфирных масел

Результаты

Изучены методы получения сложных эфиров: в промышленности [8], в лаборатории [6], [4], извлечением из растений [1], [2], [3], [5], [9].

Получение эфиров в промышленных масштабах мы изучали во время экскурсии в Амзинский лесокомбинат (рис.1).

Рис. 1. Цех по производству этилацетата

Рис. 2. Схема установки получения этилацетата

Получение эфира в промышленности очень сложный процесс. Мы выяснили, что химическая реакция происходит в реакторе (куб-этерефикатор), обогреваемом через змеевики. Реакционная смесь (СН3СООН, С2Н5ОН, катализатор серная кислота(конц.) перед попаданием в куб разогревается, только затем поступает в него. Куб нагревает смесь с помощью змеевика (нагревание происходит паром), образуется дистиллят — пары реакционной смеси. Дистиллят охлаждается и поступает во флорентину, где он расслаивается на эфир-сырец и водно-эфирно-спиртовый слой, идущий на регенерацию.

Этилацетат-сырец проходит несколько стадий очисток: промывка, нейтрализация раствором соды, сушка. Сухой эфир направляют на ректификацию. После ректификации эфир охлаждается и поступает в цистерны (баки) — готовый товарный продукт, содержание в нем эфира должно быть не менее 90–97 % и должна отсутствовать вода [8].

Получены методом этерификации [6], [4] 5 сложных эфиров уксусной кислоты: этилацетат, изоамилацетат, изобутилацетат, метилацетат, бутилацетат.

Рис. 3. Синтез сложных эфиров методом этерификации

$C:\Users\Иваныч\Desktop\эфиры иссл раб\IMG_4690.JPG$

Рис. 4. Синтезированные сложные эфиры

Таблица 1

Синтезированные сложные эфиры

Название эфира, формула	Исходное сырье для получения эфира, уравнение реакции	Свойства полученного эфира
СН3СООС2Н5 — этилацетат	Уксусная кислота и метиловый спирт, СН3СОOH + С2Н5OH = СН3СООС2Н5	Прозрачная маслянистая жидкость с приятным освежающим фруктовым запахом
СН3СОOCh4 — метилацетат	Уксусная кислота и метиловый спирт, СН3СОOH + Ch4OH = СН3СОOCh4	жидкость с фруктовым запахом перечной мяты
СН3СОО(СН2)3СН3 бутилацетат	Уксусная кислота и бутиловый спирт, СН3СОOH + СН3- СН2- СН2- СН2 OH = = СН3СОO-СН2- СН2- СН2- СН3	бесцветная жидкость с приятным освежающим запахом
СН3СООСН2СН(СН3)2 — изобутилацетат	Уксусная кислота и изобутиловый спирт, (Ch4)2CHCh3OH СН3СОOH + (СН3)2- СН- СН2 OH = = СН3СОO-СН2- СН- (СН3)2	бесцветная маслянистая жидкость с приятным грушевым запахом
СН3СООСН2СН2СН(СН3)2 — изоамилацетат	Уксусная кислота и изо-амиловый спирт, СН3СОOH + (СН3)2-СН-СН2 СН2 OH = = СН3СООСН2СН2СН(СН3)2	маслянистая жидкость с фруктово-грушевым запахом.

Выделены эфирные масла из различных частей растений методом перегонки с водяным паром [6], экстракции спиртом [7], [9], [11], [19], и получены настоянные масла [12], [13], [14], [15], [16], [18].

Подобрали растительное сырье со специфическими запахами и возможно, по литературным данным, содержащие эфирные масла [17].

Собрали прибор. В 1-ю колбу наливали воду и кипелки для равномерного нагревания смеси, во 2-ю растительное сырье и воду. Полученный эфир пропускается через холодильник и собирается в капельной воронке. В результате, методом перегонки с водяным паром получены эфирные масла: мяты перечной, корицы, тмина, ванилина.

Рис. 5. Выделение эфирных масел методом перегонки с водяным паром

Рис. 6. Полученные эфиры

Экстракционные методы рекомендуют применять в тех случаях, когда извлекаемые душистые вещества термически малостойкие и не выдерживают даже температур перегонки с водяным паром [11]. Взяли фрукты, обладающие специфическими ароматами: лимон, апельсин, мандарин, банан, киви. Отделили кожуру фруктов, залили спиртом, выстояли в холодильнике в течении 2-х недель, затем отфильтровали полученные вытяжки.

Таблица 2

Свойства спиртовых вытяжек

Спиртовые вытяжки из кожуры фруктов	Свойства
Лимон	Настойка с приятным ароматом лимона. Хранится долго, до года, не теряя свой аромат.
Апельсин	Настойка с приятным ароматом апельсина. Хранится долго, до полугода, не теряя свой аромат.
Мандарин	Настойка с приятным ароматом мандарина. Хранится долго, до полугода, не теряя свой аромат.
Банан	Настойка с очень слабым приятным ароматом банана. Неустойчив при хранении. Даже в холодильнике через месяц появляется налет и неприятный запах.
Киви	Настойка с очень слабым ароматом киви. Неустойчив при хранении. В холодильнике через месяц появляется неприятный запах.
Груша	Настойка с очень-очень слабым приятным ароматом груши. Неустойчив при хранении. В настойке через 1,5 месяца появляется налет и неприятный запах.

Собранное растительное сырье: трава чистотела, зверобоя, корни одуванчика, листья подорожника, хвоя пихты, цветы ромашки, плоды облепихи, также измельчались при помощи ножниц и заливались спиртом [10]. Настаивали в холодильнике в течении 2-х недель. Затем все отфильтровывали через слой марли.

Таблица 3

Свойства спиртовых вытяжек лекарственных растений

Настойки лекарственных растений	Свойства
Настойка листьев подорожника	Темно-зеленый цвет, специфический приятный запах
Настойка травы чистотела	Темно-зеленый цвет, специфический запах чистотела
Настойка цветов ромашки	Темно-зеленый цвет, приятный запах ромашки
Настойка плодов облепихи	Оранжевый цвет, приятный облепиховый запах
Настойка корней одуванчика	Светло-желтый цвет, очень неприятный запах
Настойка хвои пихты	Темно-зеленый цвет, приятный запах пихты
Настойка травы зверобоя	Темно-коричневый цвет, слабый приятный запах зверобоя

Спиртовые вытяжки все имеют приятный внешний вид, без налетов. Однако т. к. настойка одуванчика имеет неприятный запах, его в качестве компонента для добавления к ароматической композиции использовать нельзя.

Настоянные масла отличаются от эфирных масел и по качеству, и по методу получения. Этот метод использовался в течение сотен лет, еще задолго до того, как были изобретены методы извлечения эфирных масел из растений. В странах Востока и Средиземноморья горшки просто оставляли на солнце до завершения процесса, но в странах с более прохладным климатом понадобится источник тепла. Иногда флягу с маслом ставят в поддон с водой и нагревают ее, но в этом случае масло получается не такое хорошее, как при медленном настаивании [15]. Приготовили настоянные масла из плодов облепихи, цветов ромашки, листьев подорожника, хвои пихты, корня репейника, травы чистотела, зверобоя.

Рис. 7. Извлечение эфиров из растений экстракционным методом

$C:\Users\Иваныч\Desktop\катя НПК\DSC_0673.jpg$

Рис. 8. Полученные вытяжки

Изготовлена установка для выделения эфирных масел в домашних условиях.

Модель установки для получения эфира в домашних условиях была создана на основе прибора для выделения эфирных масел. Получали эфир на обычной газовой плите, нагревая баночки с веществами на водяной бане, в качестве холодильника использовали кастрюлю со снегом. Выделили около 4 мл эфира из гвоздики

$C:\Users\XE\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\5g43E82-Vuk[1].jpg$

Рис. 9. Извлечение эфирных масел в домашних условиях

Рис. 10. Выделенный эфир из корицы

Созданы 4 ароматические композиции с применением полученных эфиров.

На основе полученных вытяжек из растительного сырья и синтезированных сложных эфиров, путем различных комбинаций, создали ароматические композиции ([12].

Рис. 11. Получение ароматических композиций

$C:\Users\Иваныч\Desktop\катя НПК\DSC_0715.jpg$

Рис. 12. Полученные ароматические композиции

Изучены физико-химические свойства некоторых сложных эфиров.
Выявлено, что эфирное масло пихты обладает антимикробным действием, этилацетат губительно воздействует на биологические объекты.

Заключение: Рассмотренные методы извлечения эфирных масел просты и не требуют дорогостоящего оборудования. Любому человеку, имеющему доступ к свежим растениям или цветам, можно приготовить их даже в домашних условиях. Выделенные композиции из растительных вытяжек безопасны для организма человека.

Полученные композиции из синтетических эфиров требуют продолжения исследований медицинского характера.

Направление использования результатов проекта: Полученные вытяжки из лекарственных растений могут быть использованы в качестве медицинских препаратов для

наружного использования, в качестве косметических средств, ароматические композиции — для изготовления мыла, духов, ароматизации воздуха в помещении.

Литература:

Войткевич С. А. 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии. М.: Пищ. Пром-сть, 1994.
Войткевич С. А. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии. М.: Пищ. Промыш., 2001.
Войткевич С. А., Хейфич Л. А. От древних благовоний до современной парфюмерии и косметики. М.: Пищ. Пром-сть, 1997.
Голодников Г. В. Практические работы по органическому синтезу. Л.: ЛГУ, 1966г. 373
Г. М. Свиридоновы «Растения и здоровье лечебные и пищевые свойства», М. Профиздат, 1992г-272с.

6. Гроссе Э., Вайсмантель X. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты

Е. В. Кучеров, Д. Н. Лазарева «Целебные растения и их применение». Уфа.1993.288с.
Л. В. Гордон, С. О. Скворцов, В. И. Лисов «Технология и оборудование лесохимических производств» М. «Лесная промышленность», 1988г.
Попов А. В. «Лесные целебные растения», М. «Экология»,1992г.160с
Солдатенков А. Т., Колядина Н. М., Ле Туан Ань и др. Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии.
Энциклопедия ароматов Автор: Захаренкова В. И. Издательство: Природа и человек 2000г., с.304
alhimik.ru› Душистые эфиры

13. Как приготовить репейное масло в домашних условиях | Аптека... aptekapodnogami.ru›)

14. Масла, настоянные в домашних условиях. Приготовление. Применение | Форум izbushka.com› Масла