ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

Занятие 15. Простые и сложные эфиры. Задачи и упражнения на эфиры.

ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

План:

I Простые эфиры

1. Определение, строение молекулы, общая формула гомологического ряда, классификация.

2. Виды изомерии (структурная и межвидовая), номенклатура на примере изомеров.

3. Физические свойства простых эфиров.

4. Химические свойства: взаимодействие с конц. иодоводородной кислотой

5. Способы получения: дегидратация спиртов, синтез Вильямсона, взаимодействие спиртов с алкенами

II Сложные эфиры

1 Определение, строение молекулы, общая формула гомологического ряда.

2 Виды изомерии (структурная, изомерия положения сложноэфирной группы, межвидовая), номенклатура на примере изомеров.

3 Физические свойства сложных эфиров.

4 Химические свойства: гидролиз, восстановление, взаимодействие с аммиаком, реакция переэтерификации.

5 Основной способ получения – реакция этерификации.

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ – это соединения, в которых два углеводородных радикала связаны между собой атомом кислорода: R-O-R. Радикалы могут быть одинаковыми или разными, циклические, ациклические или ароматические.

Названия простых эфиров составляются по названиям радикалов с добавлением слова "эфир". Составьте структурные формулы следующих простых эфиров: диметиловый, метилэтиловый, изопропилфениловый, дифениловый эфир:

По номенклатуре ИЮПАК простой эфир рассматривают как производное углеводорода, а алкоксигруппу OR как заместитель, причем в основе названия лежит наиболее длинная цепь. Составьте структурную формулу 2-метоксипентана:

Для простых эфиров характерны два вида изомерии:

Структурная, обусловленная различным строением радикалов. Составьте структурные формулы метилпропилового эфира и диэтилового эфира:

Межвидовая, обусловленная одинаковой общей формулой гомологического ряда простых эфиров и одноатомных насыщенных спиртов. Составьте структурные формулы диметилового эфира и этилового спирта:

Физ. свойства: простые эфиры не образуют водородные связи, поэтому их температуры кипения ниже, чем у соответствующих спиртов и фенолов. Диметиловый и метилэтиловый эфиры при комнатной температуре – газы; остальные – бесцветные жидкости со своеобразным запахом. Простые эфиры легче воды и почти не растворяются в ней; в органических растворителях эфиры растворяются хорошо и сами являются хорошими растворителями.

Хим. свойства: в химическом отношении простые эфиры являются очень стойкими веществами: не подвергаются гидролизу, не взаимодействуют с активными металлами, гидроксидами, кислотами. Исключение составляет иодоводородная кислота, способная разлагать простые эфиры (легче расщепляются простые эфиры, содержащие разветвленные радикалы). Напишите уравнение реакции между метилэтиловым эфиром и иодоводородной кислотой:

Простые эфиры можно получить:

Межмолекулярной дегидратацией спиртов. Указанным методом получите пропилэтиловый эфир:

Взаимодействием алкоголятов и алкилгалогенидов (синтез Вильямсона). Составьте уравнение реакции этилата натрия с хлорметаном:

Присоединением спиртов к алкенам в кислой среде (катализатор BF₃) по правилу Марковникова – промышленный способ. Напишите уравнение реакции взаимодействия метилового спирта и пропилена:

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ – это производные карбоновых кислот, в которых атом водорода в карбоксильной группе замещен на углеводородный радикал; сложные эфиры образуются в результате реакции этерификации. Напишите уравнение реакции этерификации между этиловым спиртом и уксусной кислотой:

Сложные эфиры могут также быть образованы неорганическими кислородсодержащими кислотами при их взаимодействии со спиртами. Напишите уравнение реакции этерификации между этиловым спиртом и азотной кислотой:

Названия сложных эфиров составляются с использованием систематической или тривиальной номенклатуры. Заполните таблицу, составив структурные формулы указанных эфиров:

Характерные виды изомерии:

Структурная, начинается по кислотному остатку с масляной кислоты, по спиртовому остатку – с пропилового спирта. Составьте структурные формулы пропилацетата и изопропилацетата:

Изомерия положения сложноэфирной группы (–СО-О-), начинается с эфиров, содержащих от 4 атомов углерода в молекуле. Составьте структурные формулы этилпропионата и метилбутирата:

Межклассовая изомерия, обусловленная одинаковой общей формулой гомологического ряда сложных эфиров и предельных одноосновных карбоновых кислот. Составьте структурные формулы метилацетата и пропионовой кислоты:

Для непредельных сложных эфиров возможны также изомерия положения кратной связи и геометрическая (цис-, транс-изомерия).

Физ. свойства: Сложные эфиры не образуют водородные связи, поэтому их температуры кипения ниже, чем у соответствующих кислот. Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов – летучие, легкокипящие жидкости, часто с приятным фруктовым запахом. Высшие сложные эфиры – воскоподобные вещества без запаха (пчелиный воск). Все сложные эфиры плохо растворяются в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях.

Химические свойства:

Гидролиз (реакция, обратная реакции этерификации). В нейтральной и кислой среде реакция обратима, в присутствии щелочи гидролиз необратим. Составьте уравнения реакций гидролиза метилацетата в нейтральной и щелочной среде:

Восстановление сложных эфиров. Составьте уравнение реакции восстановления этилового эфира муравьиной кислоты:

Взаимодействие с аммиаком. Напишите уравнение реакции этилформиата с аммиаком:

Переэтерификация (обмен алкоксигрупп при нагревании сложных эфиров со спиртами в присутствии кислоты). Составьте уравнение реакции метилового эфира пропионовой кислоты и этилового спирта:

Основным методом получения сложных эфиров является реакция этерификации. Указанным способом получите изопропиловый эфир масляной кислоты:

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ НА ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ И ЖИРЫ

Цепочки превращений:

1. Ацетат натрия → уксусная кислота → пропилацетат → пропанол-1 → дипропиловый эфир

2. Глюкоза → этиловый спирт → этилен → 1,2-дибромэтан → этиленгликоль → моноэтиленгликолят уксусной кислоты → ацетат натрия → метан

3. Бензол → толуол → хлорметилбензол → бензойный спирт → бензойная кислота → бензоат натрия → бензол

Задачи:

1. Из н-пропилового спирта синтезировали изопропиловый эфир пропионовой кислоты. Какую массу сложного эфира можно получить из 60г н-пропилового спирта, если для синтеза веществ, участвующих в последней стадии, использовали по 30г н-пропилового спирта? Напишите схему синтеза. Выходы на всех стадиях синтеза составляют 80%. (29,7г)

2. При окислении альдегида аммиачным раствором оксида серебра выделилось 10,8г осадка и образовалась кислота, которая при взаимодействии с этиловым спиртом дает 2,2г сложного эфира. Определите исходный альдегид, учитывая, что последняя реакция протекает с выходом 50%.

3. Напишите схему синтеза этилового эфира монохлоруксусной кислоты из ацетилена. Какой объем ацетилена потребуется для получения 24,5г этого эфира, если известно, что выход сложного эфира в расчете на использованный в синтезе ацетилен составляет 50%? (17,92л)

4. Один моль первичного одноатомного спирта оксислили в соответствующую карбоновую кислоту. Такое же количество этого же спирта подвергли дегидратации, а затем гидратации, в результате чего получили изомерный исходному спирт. Из этого спирта и кислоты образовался сложный эфир, при полном сжигании которого образовалось 67,2л углекислого газа. Определите строение эфира, учитывая, что его выход в реакции этерификации составляет 50% (остальные реакции протекают количественно).

5. При нагревании 25,8г смеси этилового спирта и уксусной кислоты в присутствии конц. серной кислоты получено 14,08г сложного эфира, а при сжигании такой же массы исходной смеси образовалось 23,4г воды. Найдите массовые доли веществ в исходной смеси и рассчитайте выход сложного эфира. (53,5% и 46,5%; 80%)

6. При щелочном гидролизе сложного эфира были получены 28,8г натриевой соли бензойной кислоты и неизвестный спирт. Спирт сожгли и продукты сгорания пропустили через трубку, наполненную безводным сульфатом меди. Масса трубки увеличилась на 14,4г. Установите состав, строение и массу исходного эфира, если известно, что входящий в его состав предельный одноатомный спирт окисляется с образованием органического вещества, вытесняющего углекислый газ из водного раствора пищевой соды. (32,8г)

7. Для полного гидролиза смеси этиловых эфиров уксусной и пропионовой кислот потребовалось 40г 20%-ного раствора гидроксида натрия. При сжигании такого же количества исходных веществ образовалось 20,16л углекислого газа. Определите массовые доли эфиров в исходной смеси. (46,3% и 53,7%)

8. Смесь н-пропилового спирта и уксусной кислоты обработали избытком металлического цинка. Выделившийся при этом газ полностью прореагировал с 15мл изопрена (плотность = 0,68г/мл), превратив его в метилбутен. Определите состав исходной смеси, если известно, что в присутствии конц. серной кислоты с выходом 80% образовалось 16,32г соответствующего сложного эфира. (40% и 60%)

9. При хлорировании углеводорода получили хлорпроизводное «А», имеющее состав: 37,21% углерода, 7,75% водорода, 55,04% хлора. Плотность паров хлорпроизводного по водороду равна 32,25. При взаимодействии вещества «А» с водным раствором гидроксида натрия получили кислородосодержащее соединение «Б». Половину этого соединения обработали перманганатом калия и получили новое соединение «В». При последующем нагревании веществ «Б» и «В» в присутствии серной кислоты образовалось 13,2г сложного эфира. Определите исходный углеводород, считая, что вещество «А» образовалось с выходом 50%, реакция этерификации прошла на 60%, остальные реакции – количественно.

10. Установите формулу сложного эфира этиленгликоля, если при гидролизе 52г этого эфира получено 30г предельной одноосновной кислоты, на нейтрализацию которой израсходовали 200г 10%-ного раствора гидроксида натрия.

11. При гидролизе твердого жира массой 137г получили 15,64г глицерина и одноосновную карбоновую кислоту. Определите формулу жира.

12. При получении мыла из жира (практический выход реакции 85%) получено 7898,2кг глицерина. Определите массу использованного жира, если известно, что одна из спиртовых групп глицерина была этерифицирована пальмитиновой кислотой, а другие – бутановой? (47470 кг)

Поиск по сайту: