терпены / Дипломы других / Дипломы / АРТЕМЕНКО / Сложные эфиры представляют собой важнейший класс органических соединений. Сложные эфиры класс соединения
СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ это класс соединений на основе
СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ – это класс соединений на основе минеральных (неорганических) или органических карбоновых кислот, у которых атом водорода в ОН-группе замещен органической группой R. . Прилагательное «сложные» в названии эфиров помогает отличить их от соединений, именуемых простыми эфирами.
Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот Строение эфиров сложных может быть представлено двумя резонансными структурами:
Если исходная кислота многоосновная, то возможно образование либо полных эфиров – замещены все ОН-группы, либо кислых эфиров – частичное замещение. Для одноосновных кислот возможны только полные эфиры : ПРИМЕРЫ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ на основе неорганической и карбоновой кислоты
Эфирная группировка планарна или близка к планарной: простая связь С — О (структура I) имеет конформацию с цисоидным расположением карбонильной двойной связи и связи О — R. Длина связи С = О в различных эфирах сложных 0, 119 -0, 122 нм, связи С — О 0, 131 -0, 136 нм, углы ОСО 122 -126°, СОС 113 -118°. По номенклатуре ИЮПАК названия эфиров сложных производят от названия апкильной или арильной группы гидроксильного компонента и названия кислоты путем замены окончания "овая" на суффикс "ат", например. : C 2 H 5 COOC 2 H 5 - этилпропионат, CH 3 OSO 2 OH - метилсульфат. Некоторые эфиры сложные имеют тривиальные названия. Эфиры сложные- главная составная часть жиров, восков, спермацета; входят в состав многих эфирных масел.
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).
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 (древнегреческое название) название исходной кислоты, то в название соединения включают слово «эфир» , например, С 3 Н 7 СООС 5 Н 11 – амиловый эфир масляной кислоты.
Получение Этерификация — взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислого катализа(явление изменения скорости химической или биохимической реакции в присутствии веществ), например получение этилацетата из уксусной кислоты и этилового спирта: СН 3 COOH + C 2 H 5 OH = СН 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Частным случаем реакции этерификации является реакция переэтерификации сложных эфиров спиртами, карбоновыми кислотами или другими сложными эфирами: R'COOR'' + R'''OH = R'COOR''' + R''OH R'COOR'' + R'''COOH = R'''COOR'' + R'COOH R'COOR'' + R'''COOR'''' = R'COOR'''' + R'''COOR'' Реакции этерификации и переэтерификации обратимы, сдвиг равновесия в сторону образования целевых продуктов достигается удалением одного из продуктов из реакционной смеси (чаще всего — отгонкой более летучих спирта, эфира, кислоты или воды; в последнем случае при относительно низких температурах кипения исходных веществ используется отгонка воды в составе азеотропных смесей).
present5.com
Сложные эфиры представляют собой важнейший класс органических соединений
Сложные эфиры представляют собой важнейший класс органических соединений, промышленное производство которых осуществляется в крупных масштабах.
Среди сложных эфиров особое место занимают соединения, содержащие атомы фтора. Для них, как правило, характерна высокая физиологическая активность, что обуславливает их применение в качестве пестицидов, инсектицидов, бактерицидов и т.д.
Сложные эфиры на основе терпеновых спиртов и фторсодержащих карбоновых кислот практически не известны, но в то же время представляют особый интерес, так как содержат фрагменты двух видов физиологически активных веществ: терпеновых спиртов и фторкарбоновых кислот.
В связи с этим на кафедре органической химии СПбГТУРП осуществляются исследования по разработке методов синтеза трифторацетатов терпеновых спиртов – потенциальных физиологически активных веществ. Одним из путей получения таких соединений является присоединение перфторкарбоновых кислот к терпенам. В связи с этим было исследовано взаимодействие камфена и α- пинена с трифторуксусной кислотой.
Установлено, что процесс с использованием камфена является в высокой степени хемо – и стереоселективным. Практически единственным продуктом при соотношении реагентов 1:1 является изоборнилтрифторацетат, который выделен с выходом 90%.
При увеличении соотношения камфен : трифторуксусная кислота до 10 : 1 селективность реакции уменьшается.
Изоборнилтрифторацетат был идентифицирован методами ГЖХ, а также ЯМР 1Н и 19F спектроскопии путем сравнения соответствующих характеристик с характеристиками заведомого препарата, синтезированного взаимодействием изоборнеола с ангидридом трифторуксусной кислоты. Изоборнеол, в свою очередь был получен из камфена через образование в качестве промежуточного продукта – изоборнилацетата.
Для оптимизации условий выделения изоборнилтрифторацетата изучена его термическая устойчивость при 100, 150 и 180ºC. Установлено, что существенный распад эфира протекает лишь при 180ºC. Это позволяет рекомендовать выделение изоборнилтрифторацетата вакуумной разгонкой при остаточном давлении не более 15 мм рт. ст.
α- Пинен в отличие от камфена при взаимодействии с трифторуксусной кислотой независимо от соотношения реагентов образует сложную смесь конечных продуктов, среди которых присутствуют изоборнилтрифторацетат (до 5%) и борнилтрифторацетат (до 7%). Таким образом, использование α- пинена для получения изоборнилтрифторацетата является нецелесообразным
п-ментилтрифторацетат.
Терпинеол, использованный в виде смеси α- и β-изомеров, в реакции с трифторуксусным ангидридом образует преимущественно соответствующие трифторацетаты.
В то же время найдено, что пинан-2-ол в аналогичной реакции приводит к получению сложной смеси продуктов. Это связано, вероятно, с промежуточным образованием неустойчивого пинанильного катиона.
10- п-ментильный катион
11- п-фенхильный катион
12- борнильный катион
13- трифторацетат терпена борнанового ряда
15-трифторацетат терпена п-ментанового ряда
Была изучена возможность получения бистрифторацетата – взаимодействием терпингидрата с трифторуксусным ангидридом.
Получение бистрифторацетата терпина осуществляли путем этерификации терпингидрата трифторуксусным ангидридом при мольном соотношении реагентов 1:5.
Исходный терпингидрат был получен путем гидратации α-пинена, в качестве катализатора использовалась 26.5% - ная хлорная кислота.
Второй возможный путь получения бистрифторацетата терпина основан на взаимодейсвтвии дипентена с трифторуксусной кислотой. Необходимый для осуществления этой реакции дипентен может быть получен двухстадийным способом, заключающимся в дегидратации терпингидрата сначала до α-терпинеола, а затем до дипентена.
В дипломной работе М.Михальченко (2007 г.) обе стадии процесса были объединены в одну.
Состав продукта установлен путем сопоставления полученного спектра ЯМР 1Н синтезированного продукта с теоретическими спектрами возможных продуктов реакции. Теоретические спектры получены с использованием программы ACD/HNMP Spectrum Window. По относительной интенсивности сигналов этиленовых протонов было установлено, что дипентена в данном продукте содержится около 42 – 45%. Остальная часть продукта представляет собой смесь четырех терпенов п - ментанового ряда, имеющих две двойные связи: α-фелландрен, α-терпинен, γ-терпинен, 3 – метил – 6 – изопропил – 1,4 – циклогексадиен (с содержанием каждого от 5% до 10%), и п – цимола с содержанием в смеси около 7%:
В развитие проведенных ранее исследований представляется целесообразным расширить круг трифторацетатов терпеновых спиртов. В дипломной работе будет исследована возможность получения трифторацетатов терпина взаимодействием лимонена с трифторуксусной кислотой в различных условиях.
Следует отметить, что бразильскими учеными взаимодействием лимонена с трифторуксусной кислотой в циклогексане получен α – терпинилтрифторацетат, который охарактеризован с помощью ЯМР спектроскопии [1].
Взаимодействие лимонена с трифторуксусной кислотой исследовано также в работе японских ученых, в которой осуществлен синтез α – терпинеола из d – лимонена через α – терпинилтрифторацетат [2]. На первой стадии использовали в качестве растворителя толуол, мольные соотношения лимонена и трифторуксусной кислоты 1:1,2.
Однако, α – терпинилтрифторацетат не выделялся из реакционной смеси, а его физико – химические свойства не исследовались.
В предстоящей дипломной работе планируется исследовать возможность присоединения трифторуксусной кислоты как по экзо –, так и по эндоциклической связи С=С в лимонене с получением бистрифторацетата терпина. Для этого предполагается проведение реакции при повышенной температуре или с использованием катализатора, например, сильной кислоты.
Для расширения ассортимента трифторацетатов терпеновых спиртов и более глубокого изучения процессов присоединения трифторуксусной кислоты к кратным связям терпенов п-ментанового ряда в работе будет исследовано взаимодействие трифторуксусной кислоты с α- и γ-терпиненами.
В этих случаях возможно получение следующих эфиров:
Во время преддипломной практики были сняты и изучены спектры ЯМР 1Н исходных веществ, необходимые для выполнения последующей экспериментальной работы (рис. 1-4).
studfiles.net
Сложные эфиры представляют собой важнейший класс органических соединений
Сложные эфиры представляют собой важнейший класс органических соединений, промышленное производство которых осуществляется в крупных масштабах.
Среди сложных эфиров особое место занимают соединения, содержащие атомы фтора. Для них, как правило, характерна высокая физиологическая активность, что обуславливает их применение в качестве пестицидов, инсектицидов, бактерицидов и т.д.
Сложные эфиры на основе терпеновых спиртов и фторсодержащих карбоновых кислот практически не известны, но в то же время представляют особый интерес, так как содержат фрагменты двух видов физиологически активных веществ: терпеновых спиртов и фторкарбоновых кислот.
В связи с этим на кафедре органической химии СПбГТУРП осуществляются исследования по разработке методов синтеза трифторацетатов терпеновых спиртов – потенциальных физиологически активных веществ. Одним из путей получения таких соединений является присоединение перфторкарбоновых кислот к терпенам. В связи с этим было исследовано взаимодействие камфена и α- пинена с трифторуксусной кислотой.
Установлено, что процесс с использованием камфена является в высокой степени хемо – и стереоселективным. Практически единственным продуктом при соотношении реагентов 1:1 является изоборнилтрифторацетат, который выделен с выходом 90%.
При увеличении соотношения камфен : трифторуксусная кислота до 10 : 1 селективность реакции уменьшается.
Изоборнилтрифторацетат был идентифицирован методами ГЖХ, а также ЯМР 1Н и 19F спектроскопии путем сравнения соответствующих характеристик с характеристиками заведомого препарата, синтезированного взаимодействием изоборнеола с ангидридом трифторуксусной кислоты. Изоборнеол, в свою очередь был получен из камфена через образование в качестве промежуточного продукта – изоборнилацетата.
Для оптимизации условий выделения изоборнилтрифторацетата изучена его термическая устойчивость при 100, 150 и 180ºC. Установлено, что существенный распад эфира протекает лишь при 180ºC. Это позволяет рекомендовать выделение изоборнилтрифторацетата вакуумной разгонкой при остаточном давлении не более 15 мм рт. ст.
α- Пинен в отличие от камфена при взаимодействии с трифторуксусной кислотой независимо от соотношения реагентов образует сложную смесь конечных продуктов, среди которых присутствуют изоборнилтрифторацетат (до 5%) и борнилтрифторацетат (до 7%). Таким образом, использование α- пинена для получения изоборнилтрифторацетата является нецелесообразным
При исследовании возможности получения трифторацетатов α- терпинеола, п – ментола и пинан – 2 – ола взаимодействием указанных спиртов с ангидридом трифторуксусной кислоты установлено, что процесс с использованием п-ментола является в высокой степени селективным и позволяет получить в качестве единственного продукта
п-ментилтрифторацетат.
Терпинеол, использованный в виде смеси α- и β-изомеров, в реакции с трифторуксусным ангидридом образует преимущественно соответствующие трифторацетаты.
В то же время найдено, что пинан-2-ол в аналогичной реакции приводит к получению сложной смеси продуктов. Это связано, вероятно, с промежуточным образованием неустойчивого пинанильного катиона.
10- п-ментильный катион
11- п-фенхильный катион
12- борнильный катион
13- трифторацетат терпена борнанового ряда
14- трифторацетат терпена п-фенханового ряда
15-трифторацетат терпена п-ментанового ряда
Была изучена возможность получения бистрифторацетата – взаимодействием терпингидрата с трифторуксусным ангидридом.
Получение бистрифторацетата терпина осуществляли путем этерификации терпингидрата трифторуксусным ангидридом при мольном соотношении реагентов 1:5.
Исходный терпингидрат был получен путем гидратации α-пинена, в качестве катализатора использовалась 26.5% - ная хлорная кислота.
Второй возможный путь получения бистрифторацетата терпина основан на взаимодейсвтвии дипентена с трифторуксусной кислотой. Необходимый для осуществления этой реакции дипентен может быть получен двухстадийным способом, заключающимся в дегидратации терпингидрата сначала до α-терпинеола, а затем до дипентена.
В дипломной работе М.Михальченко (2007 г.) обе стадии процесса были объединены в одну.
Состав продукта установлен путем сопоставления полученного спектра ЯМР 1Н синтезированного продукта с теоретическими спектрами возможных продуктов реакции. Теоретические спектры получены с использованием программы ACD/HNMP Spectrum Window. По относительной интенсивности сигналов этиленовых протонов было установлено, что дипентена в данном продукте содержится около 42 – 45%. Остальная часть продукта представляет собой смесь четырех терпенов п - ментанового ряда, имеющих две двойные связи: α-фелландрен, α-терпинен, γ-терпинен, 3 – метил – 6 – изопропил – 1,4 – циклогексадиен (с содержанием каждого от 5% до 10%), и п – цимола с содержанием в смеси около 7%:
В развитие проведенных ранее исследований представляется целесообразным расширить круг трифторацетатов терпеновых спиртов. В дипломной работе будет исследована возможность получения трифторацетатов терпина взаимодействием лимонена с трифторуксусной кислотой в различных условиях.
Следует отметить, что бразильскими учеными взаимодействием лимонена с трифторуксусной кислотой в циклогексане получен α – терпинилтрифторацетат, который охарактеризован с помощью ЯМР спектроскопии [1].
Взаимодействие лимонена с трифторуксусной кислотой исследовано также в работе японских ученых, в которой осуществлен синтез α – терпинеола из d – лимонена через α – терпинилтрифторацетат [2]. На первой стадии использовали в качестве растворителя толуол, мольные соотношения лимонена и трифторуксусной кислоты 1:1,2.
Однако, α – терпинилтрифторацетат не выделялся из реакционной смеси, а его физико – химические свойства не исследовались.
В предстоящей дипломной работе планируется исследовать возможность присоединения трифторуксусной кислоты как по экзо –, так и по эндоциклической связи С=С в лимонене с получением бистрифторацетата терпина. Для этого предполагается проведение реакции при повышенной температуре или с использованием катализатора, например, сильной кислоты.
Для расширения ассортимента трифторацетатов терпеновых спиртов и более глубокого изучения процессов присоединения трифторуксусной кислоты к кратным связям терпенов п-ментанового ряда в работе будет исследовано взаимодействие трифторуксусной кислоты с α- и γ-терпиненами.
В этих случаях возможно получение следующих эфиров:
Во время преддипломной практики были сняты и изучены спектры ЯМР 1Н исходных веществ, необходимые для выполнения последующей экспериментальной работы (рис. 1-4).
studfiles.net
Задачи : Сложные эфиры (Кислородсодержащие органические соединения
С одним правильным
Сложный эфир образуется при взаимодействии
- Аэтиленгликоль + нитрующая смесь
- Бглицерин + фенолят натрия
- Вметанол + этанол
- Гглицерин + хлороводород
testonik.net
Урок по химии в 10 «А» классе «Сложные эфиры»
«Управление образования администрации городского
округа Прохладный КБР»
МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 5»
Открытый урок по химии в 10 «А» классе
«Сложные эфиры» МОУ «Лицей № 3»
Учитель химии
МОУ «СОШ № 5»
Григорян И.Ш.
Высшая
квалификционная
категория
г. Прохладный
2009 г. Урок Сложные эфиры Цели: - дать учащимся понятие о составе и строении сложных эфиров,
реакции этерификации;
- развить знания учащихся о закономерностях химических реакций;
- знать определение сложных эфиров, строение, свойства, получение
и применение;
- уметь составлять формулы сложных эфиров, называть их,
записывать уравнения реакций гидролиза и этерификации, знать
условия осуществления этих реакций;
- продолжить формирование материалистического понимания
природы;
- развивать интерес учащихся к предмету химии. Демон- фруктовые эссенции: апельсиновая, грушовая, персиковая,
страция: малиновая; презентации по применению сложных эфиров,
фрагменты мультимедийного фильма и эксперимента по
получению сложных эфиров. Ход урока
- Подготовка к восприятию нового материала
1-й учащийся – решение домашней задачи.
Задача. Определите молекулярную формулу сложного эфира,
содержащего по массе 54,4% углерода, 36,4%
кислорода и 9,1% водорода. Относительная плотность
его пара по водороду равна 44.
(Ответ: C4H8O2)
2-й учащийся – Задание: осуществить превращения: Ch5 ----- C2h3 ---- Ch4 – COH --- Ch4 – COOH ---
---- Ch4 – COO – C3H7
2). Фронтальная беседа по вопросам:
- Какие классы кислородосодержащих органических веществ вы уже изучили? Перечислите их, записав общие формулы и указав на их функциональные группы.
- Какое явление в химии называют изомерией?
- Дайте определение изомерам.
- Какие виды изомерии вам известны?
После фронтальной беседы с учащимися класса:
- заслушиваются ответы учащихся у доски.
П. Изучение нового материалаВ решенной сегодня на уроке задаче мы столкнулись с формулой
вещества, относящегося к новому классу кислородосодержащих
веществ – сложных эфиров. Их формула отличается наличием 2-х
атомов кислорода в ее составе, особенностью построения и
порядком взаимосвязи атомов в молекуле.
Но этот факт не должен нас смущать, т.к. при
изучении химических свойств карбоновых кислот и спиртов мы
встречались с этими веществами.
В задании по осуществлению превращений – уравнение № 4
показано как образуются сложные эфиры и как выглядит их
сокращенная структурная формула.
Определение сложных эфиров: это соединения, образующиеся
при взаимодействии органических кислот со спиртами.
Записать общую формулу сложных эфиров на основе имеющихся
знаний: Cn O2 h3n и R1 – COO – R2 Итак, мы сейчас дали определение сложным эфирам и
привели структурную и эмперическую формулы.
Получение сложных эфиров (просмотр фрагмента фильма –
- 3 мин. 40 секунд). Получение изоамилового эфира уксусной
кислоты (Ch4-COO-C5h21). Изомерия сложных эфиров.
Задание. Построить структурные формулы органических веществ,
соответствующих эмперической формуле, полученной в задаче: C4O2H8.
Ответ:
1. Изомерия положения функциональной
группы: 1). H-COO-C3H7 пропиловый эфир муравьиной
кислоты (пропилформиат) 2). h4C-COO-C2H5 этиловый эфир уксусной кислоты
(этилацетат) 3). h4C-Ch3-COO-Ch4 метиловый эфир пропиловой
кислоты (метилпропиат)
2. Изомерия углеродного скелета:
H-COO-CH-Ch4 изопропиловый эфир
I муравьиной кислоты
Ch4 (изопрпилформиат)
3. Межклассовая изомерия: 1). Ch4-Ch3-Ch3-COOH бутановая кислота
(масляная кислота)
2). СН3-СН-COOH изобутановая кислота
I ( 2-метилпропановая
Ch4 кислота) Физические свойства сложных эфиров:
Сложные эфиры простейших кислот и спиртов – бесцветные
летучие жидкости, малорастворимые в воде, обладают приятным
запахом, кипят при более низких температурах, чем соответствую-
щие им кислоты и спирты.
Сложные эфиры высших кислот и одноатомных спиртов – воскообразные вещества, например пчелиный воск.
Вопрос: с чем связан тот факт, что сложные эфиры обладают
летучестью и кипят при более низких температурах,
чем к примеру другие кислородосодержащие вещества? Химические свойства сложных эфиров:
(Работа с учебником см. с. 217)
Вопрос: почему эти реакции называются реакциями этерификации ( от латинского ester – эфир ).
1). Реакцию горения этилацетата:
Ch4-COO-C2H5 + 5O2 ----- 4CO2 + 4h3O
этилацетат 2). Гидролиз этилацетата: Ch4-COO-C2H5 + H-OH ----- Ch4-COOH + C2H5OH
этилацетат уксусная этанол
кислота 3). Щелочной гидролиз (см. с. 217 учебника) Применение эфиров (Презентация « Распространение
сложных эфиров в природе и их
применение»).
III. Закрепление: Работа в группах
Задание 1. Инструктивная карточка.
Шаростержневая модель какого эфира вам дана?
1 группа – Ответ: метиловый эфир
муравьиной кислоты;
2 группа - Ответ: этиловый эфир муравьиной
кислоты.
Задание 2. Инструктивная карточка. Составить структурные
формулы сложных эфиров, предложенным фруктовым
эссенциям (назвать их): Грушовая эссенция - Ch4COOC5h21 (изоамиловый эфир
уксусной кислоты)
Апельсиновая - Ch4COOC8h27 (сложный эфир октанового
спирта и этановой кислоты)
Малиновая - HCOOC4H9 (бутиловый эфир муравьиной
кислоты – бутилформиат)
Персиковая – C2H5COOC5h21 (пентиловый эфир
пропионовой кислоты)
Яблочная - C3H7COOCh4 (метиловый эфир
масляной кислоты)
IУ. Домашнее задание: П. 56 – выучить,
Упр. 1, с. 219.
Y. Итог урока и выставление оценок.flatik.ru
