Сложные эфиры
Сложные эфиры — органические соединения, производные карбоновых
или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа -OH кислотной функции
заменена на спиртовой остаток. Отличаются от простых эфиров, в которых два
углеводородных радикала соединены атомом кислорода (R1-O-R2).
Сложные эфиры карбоновых кислот
В случае эфиров карбоновых кислот выделяются два класса сложных
эфиров:
- собственно сложные эфиры карбоновых кислот общей формулы R1-COO-R2,
где R1 и R2 — углеводородные радикалы.
-
ортоэфиры карбоновых кислот общей формулы R1-C(OR2)3,
где R1 и R2 — углеводородные радикалы.
Ортоэфиры карбоновых кислот являются функциональными аналогами
кеталей и ацеталей общей формулы R-C(OR')2-R" — продуктов
присоединения спиртов к карбонильной группе кетонов или альдегидов.
Циклические сложные эфиры оксикислот называются лактонами и
выделяются в отдельную группу соединений.
Получение
Основные методы получения сложных эфиров:
-
Этерификация — взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислого
катализа, например получение этилацетата из уксусной кислоты и
этилового спирта:
- СН3COOH + C2H5OH = СН3COOC2H5
+ H2O
- 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).
- взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых
кислот со спиртами, например получение этилацетата из уксусного
ангидрида и этилового спирта:
- (CH3CO)2O + 2 C2H5OH
= 2 СН3COOC2H5 + H2O
- взаимодействие солей кислот с алкилгалогенидами
- RCOOMe + R'Hal = RCOOR' + MeHal
- Присоединение спиртов к алкенам в условиях кислотного катализа
(в том числе и кислотами Льюиса):
- RCOOH + R'CH=CHR'' = RCOOCHR'CH2R''
- Алкоголиз нитрилов в присутствии кислот:
- RCN + H+
RC+=NH
- RC+=NH + R’OH
RC(OR')=N+H2
- RC(OR')=N+H2 + H2O
RCOOR' + +NH4
Применение и свойства
Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей,
пластификаторов, ароматизаторов.
- Эфиры муравьиной кислоты
- HCOOCH3 —
метилформиат, tкип = 32 °C; растворитель жиров,
минеральных и растительных масел, целлюлозы, жирных кислот; ацилирующий
агент; используют в производстве некоторых уретанов, формамида.
- HCOOC2H5 —
этилформиат, tкип = 53 °C; растворитель нитрата и ацетата
целлюлозы; ацилирующий агент; отдушка для мыла, его добавляют к
некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат; применяют в
производстве витаминов B1, A, E.
- HCOOCH2CH(CH3)2 —
изобутилформиат несколько напоминает запах ягод малины.
- HCOOCH2CH2CH(CH3)2 —
изоамилформиат (изопентилформиат) растворитель смол и
нитроцеллюлозы.
- HCOOCH2C6H5 —
бензилформиат, tкип = 202 °C; имеет запах жасмина;
используется как растворитель лаков и красителей.
- HCOOCH2CH2C6H5 —
2-фенилэтилформиат имеет запах хризантем.
- Эфиры уксусной кислоты
- CH3COOCH3 —
метилацетат, tкип = 58 °C; по растворяющей способности
аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель,
однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон.
- CH3COOC2H5 —
этилацетат, tкип = 78 °C; подобно ацетону растворяет
большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более
высокой температуре кипения (меньшей летучести).
- CH3COOC3H7 — н-пропилацетат,
tкип = 102 °C; по растворяющей способности подобен
этилацетату.
- CH3COOCH(CH3)2 —
изопропилацетат, tкип = 88 °C; по растворяющим свойствам
занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетатом.
- CH3COOC5H11 — н-амилацетат
(н-пентилацетат), tкип = 148 °C; напоминает по
запаху грушу, применяется как растворитель для лаков, поскольку он
испаряется медленнее, чем этилацетат.
- CH3COOCH2CH2CH(CH3)2
— изоамилацетат (изопентилацетат) напоминает по запаху бананы.
- CH3COOC8H17 — н-октилацетат
имеет запах апельсинов.
- Эфиры масляной кислоты
- C3H7COOCH3 —
метилбутират, tкип = 102,5 °C; по запаху напоминает
ранет.
- C3H7COOC2H5 —
этилбутират, tкип = 121,5 °C; имеет характерный запах
ананасов.
- C3H7COOC4H9 —
бутилбутират, tкип = 166,4 °C;
- C3H7COOC5H11 — н-амилбутират
(н-пентилбутират) и C3H7COOCH2CH2CH(CH3)2
— изоамилбутират (изопентилбутират) имеют запах груш, а также
служат растворителями в лаках для ногтей.
- Эфиры изовалериановой кислоты
- (CH3)2CHCH2COOCH2CH2CH(CH3)2
—
изоамилизовалерат (изопентилизовалерат) имеет запах яблока.
Применение в медицине
В конце XIX — начале XX века, когда органический синтез делал свои первые
шаги, было синтезировано и испытано фармакологами множество сложных эфиров.
Они стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др. Как
местнораздражающее и обезболивающее средство широко использовался
метилсалицилат, в настоящее время практически вытесненный более эффективными
средствами.
<НАЗАД
^ ВПЕРЕД>