VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

ВВЕДЕНИЕ

Эфиры — это органические вещества, образующиеся при отщеплении молекулы воды от двух молекул спирта (простые эфиры) или от молекулы спирта и молекулы кислоты (сложные эфиры). Простые эфиры летучи, плохо растворимы в воде, хорошо растворяют жиры. Некоторые из них находят применение в медицине, например диэтиловый, или серный, эфир применяют для ингаляционного наркоза. Сложные эфиры входят в состав эфирных масел, обусловливая их приятный запах, применяются в пищевой и парфюмерной промышленности. К сложным эфирам относятся многие биологически важные вещества — нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, фосфатиды, витамины, а также лекарственные препараты — уретан, эфир салициловой и парааминобензойной кислот (анестезин, новокаин) и др.

Замещая в молекуле спирта атом водорода гидроксильной группы

на какой-либо радикал, получают различные эфиры:

R – О - Н R – О – R’

Спирты эфиры

В зависимости от характера радикала R' различают три типа эфиров:

1. простые эфиры, R'— углеводородный радикал;

2. сложные эфиры неорганических кислот, R' — остаток неорганической кислородсодержащей кислоты: азотной (—NO₂), азотистой (—NО), серной (—SO₃H) и т. п.;

3. сложные эфиры карбоновых кислот, R'— остаток карбоновой кислоты— ацил, например СН₃СО—, С₂Н₅СО— и т. д.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что сложные и простые эфиры применяются в бытовой химии, медицине, промышленности и тем самым играют важную роль в нашей жизни.

Целью курсовой работы является изучение свойств простых и сложных эфиров и проведение их сравнительной характеристики.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

1) рассмотреть общую характеристику простых и сложных эфиров;

2) рассмотреть номенклатуру и изомерию простых и сложных эфиров;

3) изучить физические свойства простых и сложных эфиров;

4) изучить способы получения простых и сложных эфиров;

5) изучить химические свойства простых и сложных эфиров;

6) рассмотреть применение простых и сложных эфиров;

7) экспериментально изучить способы получения и некоторые химические свойства простых и сложных эфиров.

1. НОМЕНКЛАТУРА, ИЗОМЕРИЯ, ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ЭФИРОВ

1.  

   1. Общая характеристика эфиров

Простые эфиры

Простыми эфирами называют производные спиртов, образованные в результате замещения водорода гидроксильной группы спирта на углеводородный остаток. Эти соединения можно рассматривать и как производные воды, в молекуле которой углеводородными остатками замещены оба атома водорода:

R—O—H H—O—H R—O—R

спирт вода простой эфир

Как видно из приведенной общей формулы, в молекуле простого эфира два углеводородных остатка соединены через кислород (эфирный кислород). Эти остатки могут быть либо одинаковыми, либо различными; эфиры, в которых с кислородом соединены различные углеводородные остатки, называются смешанными простыми эфирами.

Простые эфиры рассматриваются как производные спиртов. Названия этих соединений состоят из названий радикалов и слова эфир (название класса). Для симметричных эфиров ROR используется приставка ди перед названием радикала, а в названиях несимметричных эфиров ROR' радикалы указываются в алфавитном порядке. Например, CH₃OCH₃ – диметиловый эфир; C₂H₅OCH₃ – метилэтиловый эфир[2].

Сложные эфиры

Сложные эфиры — производные кислот, у которых кислотный водород заменён на алкильные (или вообще углеводородные) радикалы.Сложные эфиры делятся в зависимости от того, производными какой кислоты они являются (неорганической или карбоновой). Среди сложных эфиров особое место занимают природные эфиры — жиры и масла, которые образованы трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами, содержащими четное число углеродных атомов. Жиры входят в состав растительных и животных организмов и служат одним из источников энергии живых организмов, которая выделяется при окислении жиров. Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот:

где R и R' — углеводородные радикалы (в сложных эфирах муравьиной кислоты R — атом водорода)[2].

1.  

   1. Номенклатура и изомерия эфиров

Простые эфиры

Если группы R и R' в простом эфире одинаковы, то его называют симметричным, если разные – несимметричным.

В рациональное название эфира включают названия органических групп, упоминая их в алфавитном порядке, и добавляют слово эфир.

Номенклатура IUPAC рассматривает эфир как производное углеводорода, замещенного на алкоксигруппу, причем в основе названия лежит наиболее длинная углеводородная цепь.

СН₃—О—СН₃ диметиловый (или метиловый) эфир

СН₃—СН₂—О—СН₂—СН₃ диэтиловый (или этиловый) эфир

СН₃—О—СН₂—СН₃ метилэтиловый эфир

СН₃—О—СН₂—СН₂—СН₃ метилпропиловый эфир

СН₃—О—СН—СН₃—СН₃ метилизопропиловый эфир

Нетрудно заметить, что диэтиловый и метилпропиловый эфиры имеют одинаковый состав С₄Н₁₀О, т.е. это изомеры. В их молекулах радикалы, соединенные с кислородом, различаются составом. Эфирам присуща и обычна изомерия строения радикалов. Так, изомером метилпропилового эфира является метилизопропиловый эфир. Следует заметить, что простые эфиры изомерны одноатомным спиртам. Например, один и тот же состав С₂Н₆О имеют диметиловый эфир СН₃—О—СН₃ и этиловый спирт СН₃—СН₂ –ОН. А составу С₄Н₁₀О отвечают не только диэтиловый, метилпропиловый и метилизопропиловый эфиры, но и 4 бутиловых спирта состава С₄Н₉ОН[4].

Сложные эфиры

Названия сложных эфиров производят от названия углеводородного радикала и названия кислоты, в котором вместо окончания - овая используют суффикс - ат, например: Для сложных эфиров характерны следующие виды изомерии:1. Изомерия углеродной цепи начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку — с пропилового спирта, например, этилбутирату изомерны этилизобутират, пропилацетат и изопропилацетат.

СН3- СН2-СН2-СН2-	С	- О-С2Н5
	||
	O
этилбутират

СН3-		СН-СН2 -		C-О-С2Н5
	|		||
	CH3		O
этилизобутират

СН3-	С	-O-СН2-СН2-СН3
	||
	O
пропилацетат

СН3-		С-O-		СН-СН3
	||		|
	O		CH3
изопропилацетат

2. Изомерия положения сложноэфирной группировки — СО—О—. Этот вид изомерии начинается со сложных эфиров, в молекулах которых содержится не менее 4 атомов углерода, например этилацетат и метилпропионат.

СН₃-СО-О-С₂Н₅ С₂Н₅-СО-О-СН₃

Этилацетат метилпропионат

3. Межклассовая изомерия, например, метилацетату изомерна пропановая кислота.

СН₃-СО-О-СН₃ С₂Н₅-СО-ОН

Метилацетат пропионовая кислота

Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: изомерия положения кратной связи и цис-, транс-изомерия[4].

1.  

   1. Способы получения эфиров

Простые эфиры

Простые эфиры в природе не встречаются. Их получают синтетическим путем.

1. Взаимодействием галогеналкилов с алкоголятами (синтез Вильямсона):

2. Дегидратацией спиртов под влиянием минеральных кислот (например, серной):

3. Алкилированием спиртов алкенами:

Функция кислоты – катализатора заключается в генерировании карбкатионов, которые эффективно атакуются нуклеофилом – спиртом:

[1].

Сложные эфиры

1. Реакция этерификации — взаимодействие кислоты и спирта в присутствии минеральной кислоты (например, серной):

С помощью радиоактивного изотопа кислорода (¹⁸O), введенного в молекулу спирта, было доказано, что выделение молекулы воды в результате реакции этерификации происходит за счет гидроксила карбоксильной группы кислоты и атома водорода гидроксильной группы спирта.

Механизм реакции этерификации можно представить в таком виде:

Кислород карбонильной группы, присоединяя протон минеральной кислоты

(катализатор), образует карбониевый ион (I), который подвергается нуклеофильной атаке молекулой спирта. В результате этого образуется неустойчивый промежуточный комплекс (II), распадающийся сразу же с выделением молекулы воды. Возникший карбкатион сложного эфира (III), отщепляя протон, дает сложный эфир (IV).

Реакция этерификации обратима. Скорость этой реакции зависит от строения кислот и спиртов. При одной и той же кислоте скорость этерификации первичных спиртов в два раза выше, чем вторичных, и во много раз выше, чем третичных.

1. Взаимодействие ангидридов кислот со спиртами:

3. Взаимодействие галоидангидридов кислот со спиртами:[1].

1.4. Применение эфиров

Простые эфиры

Применение простых эфиров определяется, в основном, тем, что они очень хорошо растворяют многие жиры, смолы и лаки. Наиболее широко используют диэтиловый эфир (С₂Н₅₎₂О, техническое название — "серный эфир", поскольку его получают в присутствии серной кислоты. Помимо применения в качестве растворителя, а также в роли реакционной среды при проведении различных органических синтезов его используют и для экстрагирования (извлечения) некоторых органических веществ, например, спиртов, из водных растворов, поскольку сам эфир очень малорастворим в воде. В медицине серный эфир применяют для наркоза. Диизопропиловый эфир (СН₃₎₂СНОСН(СН₃₎₂ используют как растворитель и как добавку к моторному топливу для повышения октанового числа. Анизол С₆Н₅ОСН₃ и фенетол С₆Н₅ОС₂Н₅ используют в качестве промежуточных продуктов при получении красителей, лекарств и душистых веществ. Дифениловый эфир (дифенилоксид) (С₆Н₅₎₂О из-за высокой температуры кипения (259,3° С) и химической устойчивости применяют как теплоноситель. Чтобы при остывании до комнатной температуры он не переходил в твердое состояние (его т. пл. 28-29° С), в него добавляют дифенил (С₆Н₅₎₂. Такая смесь, называемая в технике даутермом, может работать как теплоноситель в широком диапазоне температур. Диоксан, циклический эфир (СН₂СН₂О)₂ по химическим свойствам близок обычным простым эфирам, но в отличие от них неограниченно смешивается с водой и большинством органических растворителей. Растворяет жиры, воски, масла, эфиры, целлюлозы, его широко применяют и как реакционную среду при проведении различных органических синтезов[3].

Сложные эфиры

Наибольшее применение в качестве растворителей получили эфиры уксусной кислоты - ацетаты. Прочие эфиры (кислот молочной - лактаты, масляной - бутираты, муравьиной - формиаты) нашли ограниченное применение. Формиаты из-за сильной омыляемости и высокой токсичности в настоящее время не используются. Определенный интерес представляют растворители на основе изобутилового спирта и синтетических жирных кислот, а также алкиленкарбонаты. Физико-химические свойства наиболее распространенных сложных эфиров приведены в таблице.

Метилацетат СН₃СООСН₃. Отечественной промышленностью технический метилацетат выпускается в виде древесно-спиртового растворителя, в котором содержится 50% (масс.) основного продукта. Метилацетат также образуется в виде побочного продукта при производстве поливинилового спирта. По растворяющей способности метилацетат аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель. Однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон.

Этилацетат С₂Н₅СООСН₃. Получают методом этерификации на лесохимических предприятиях при переработке синтетической и лесохимической уксусной кислоты, гидролизного и синтетического этилового спирта или конденсацией ацетальдегида. За рубежом разработан процесс получения этилацетата на основе метилового спирта. Этилацетат подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения (меньшей летучести). Добавка 15-20 % этилового спирта повышает растворяющую способность этилацетата в отношении эфиров целлюлозы, особенно ацетилцеллюлозы.

Пропилацетат СН₃СООСН₂СН₂СН₃. По растворяющей способности подобен этилацетату.

Изопропилацетат СН₃СООСН(СН₃₎₂. По свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетат.

Амилацетат CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, т. кип. 148° С, иногда называют «банановым маслом» (которое он напоминает по запаху). Он образуется в реакции между амиловым спиртом (часто – сивушным маслом) и уксусной кислотой в присутствии катализатора. Амилацетат широко применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем этилацетат.

Фруктовые эфиры. Характер многих фруктовых запахов, таких, как запахи малины, вишни, винограда и рома, отчасти обусловлен летучими эфирами, например этиловым и изоамиловым эфирами муравьиной, уксусной, масляной и валериановой кислот. Имеющиеся в продаже эссенции, имитирующие эти запахи, содержат подобные эфиры.

Винилацетат CH₂=CHOOCCH₃, образуется при взаимодействии уксусной кислоты с ацетиленом в присутствии катализатора. Это важный мономер для приготовления поливинилацетатных смол, клеев и красок.

Мыла — это соли высших карбоновых кислот. Обычные мыла состоят главным образом из смеси солей пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот. Натриевые соли образуют твердые мыла, калиевые соли — жидкие мыла.

Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:

Обычное мыло плохо стирает в жесткой воде и совсем не стирает в морской воде, так как содержащиеся в ней ионы кальция и магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли:

Ca²⁺ + 2C₁₇H₃₅COONa→Ca (C₁₇H₃₅COO)₂↓ + 2Na⁺

В настоящее время для стирки в быту, для промывки шерсти и тканей в промышленности используют синтетические моющие средства, которые обладают в 10 раз большей моющей способностью, чем мыла, не портят тканей, не боятся жесткой и даже морской воды[3].

1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭФИРОВ

2.1. Физические свойства эфиров

Простые эфиры

Простые эфиры являются бесцветными жидкостями (кроме диметилового эфира) со своеобразным запахом и низкими температурами кипения, что свидетельствует о слабом межмолекулярном взаимодействии. Это является показателем низкой полярности диалкиловых эфиров и отсутствия (в отличие от спиртов) предпосылок для образования водородных связей. В отличие от спиртов эфиры обладают более сильными электронодонорными свойствами, о чем свидетельствует значение потенциалов ионизации. Увеличение электронодонорных свойств объясняется положительным индуктивным эффектом алкильных групп.

Простые эфиры имеют более низкие температуры кипения и плавления, чем изомерные им спирты. Эфиры практически не смешиваются с водой. Это объясняется тем, что простые эфиры не образуют водородных связей, т.к. в их молекулах отсутствуют полярные связи О–Н.

Простые эфиры – малоактивные соединения, они значительно менее реакционноспособны, чем спирты. Хорошо растворяют многие органические вещества и поэтому часто используются как растворители[5].

Сложные эфиры

Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие, нерастворимые в воде жидкости. Многие из них имеют приятный запах. Так, например, бутилбутират имеет запах ананаса, изоамилацетат — груши и т. д.

Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов — воскообразные вещества, не имеют запаха, в воде не растворимы.

Приятный аромат цветов, плодов, ягод в значительной степени обусловлен присутствием в них тех или иных сложных эфиров.

Жиры широко распространены в природе. Наряду с углеводородами и белками они входят в состав всех растительных и животных организмов и составляют одну из основных частей нашей пищи.

По агрегатному состоянию при комнатной температуре жиры делятся на жидкие и твердые. Твердые жиры, как правило, образованы предельными кислотами, жидкие жиры (их часто называют маслами) — непредельными. Жиры растворимы в органических растворителях и нерастворимы в воде[5].

2.2. Химические свойства эфиров

Простые эфиры

1. Простые эфиры — довольно инертные вещества. В отличие от сложных эфиров они (за некоторым исключением) не гидролизуются. На холоду простые эфиры не взаимодействуют с металлическим натрием, РСl₅ и большинством разбавленных минеральных кислот. Однако концентрированные кислоты (H₂SO₄, HI) даже на холоду разлагают эти эфиры, а металлический натрий при нагревании их расщепляет:

2. Образование оксониевых соединений:

неподеленная пара электронов атома кислорода в эфире способна взаимодействовать с протоном сильной кислоты, образуя непрочное оксониевое соединение:

1. Ацидолиз. Концентрированные кислоты: H₂SO₄, HJ или FeCl₃ в уксусном ангидриде – расщепляют простые эфиры:

CH₃—CH₂—O—CH₂—CH₃ + HJ → CH₃—CH₂—OH + J—CH₂—CH₃

4. Реакция Шорыгина. Металлический натрий при нагревании расщепляет простые эфиры:

C₂H₅–O–C₂H₅ + 2Na → C₂H₅ONa + C₂H₅Na

5. Окисление эфиров, образование перекисей. Несмотря на относительную химическую инертность, эфиры легко образуют при хранении на воздухе перекиси:

Перекиси являются причиной взрывов в конце перегонки эфиров, поэтому эфиры тщательно очищают от перекисей перед перегонкой и применением:

[1].

Сложные эфиры

1. Реакция гидролиза, или омыления. Так как реакция этерификации является обратимой, то в присутствии кислот протекает обратная реакция гидролиза:Реакция гидролиза катализируется и щелочами; в этом случае гидролиз необратим, так как получающаяся кислота со щелочью образует соль:

2. Реакция присоединения. Сложные эфиры, имеющие в своем составе непредельную кислоту или спирт, способны к реакциям присоединения.3. Реакция восстановления. Восстановление сложных эфиров водородом приводит к образованию двух спиртов:4. Реакция образования амидов. Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот и спирты:[2].

1. ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ЭФИРОВ

3.1. Получение эфиров

Опыт 1. Получение простого диэтилового эфира

Реактивы и оборудование: смесь этилового спирта и концентрированной серной кислоты в объемном соотношении 1:1, этиловый спирт; пипетки, прямые газоотводные трубки с оттянутыми концами, пробирки.

Ход опыта: в сухую пробирку наливают 2—3 мл смеси этилового спирта и концентрированной серной кислоты (1:1) и осторожно нагревают до начинающегося кипения. Затем горелку убирают и к горячей смеси по стенке пробирки добавляют пипеткой 5—10 капель этилового спирта.

Реакции:

СН₃—СН₂—ОН + H₂S0₄ СН₃—СН₂—OSO₃H + Н₂О

этилсерная кислота

CH₃—СН₂—OSO₃H + СН₃—СН3— О

СН₃—СН₂—О—СН₂—СН₃+ Н₂SO₄

диэтиловый эфир

Наблюдения: образование диэтилового эфира обнаруживают по запаху. Потом пробирку закрывают пробкой с прямой газоотводной трубкой с оттянутым концом, осторожно ее нагревают и поджигают выделяющийся эфир.

Опыт 2. Получение этилсерной кислоты

Реактивы и оборудование: этиловый спирт, концентрированная серная кислота, карбонат бария; стаканы на 50 мл, водяная баня, кипятильники, пробирки.

Ход опыта: в пробирку наливают 1 мл этилового спирта, затем осторожно по каплям при встряхивании добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты. Полученную смесь нагревают 2—3 мин на водяной бане, а затем охлаждают.

Реакции:

H₂SО₄ + ¯ОSО₃H

СН₃—СН₂—ОН > СН₃—СН₂—О—Н>

-OSO₃H Н —Н₂О

-------> СН₃— СН₂— OSO₃H

Полученный раствор выливают в стакан с 25 мл дистиллированной воды и нейтрализуют его сухим карбонатом бария, который добавляют маленькими порциями при активном перемешивании стеклянной палочкой.

Наблюдения: сильное вспенивание реакционной смеси в результате выделения оксида углерода (IV).

Реакция:

2СН₃— СН₂—OSO₃H + ВаСО₃ → (СН₃—СН₂—ОSО₃₎₂Ba + С0₂ + Н₂О

Опыт 3. Получение этилового эфира борной кислоты

Реактивы и оборудование: борная кислота, этиловый спирт, концентрированная серная кислота, карбонат бария; прямые газоотводные трубки с оттянутыми концами, стаканы на 50 мл, водяная баня, кипятильники, пробирки.

Ход опыта: в сухой пробирке прокаливают 1 г борной кислоты до полного ее обезвоживания (пробирку необходимо держать в горизонтальном положении и периодически всю ее прогревать для удаления капелек воды). После полного расплавления кристалликов кислоты пробирку охлаждают. К затвердевшему плаву (оксиду бора(III)) добавляют 2,5 мл этилового спирта и 1 мл концентрированной серной кислоты. В пробирку вносят кипятильники, закрывают ее пробкой с прямой газоотводной трубкой с оттянутым концом и осторожно нагревают реакционную смесь на газовой горелке. При помощи лучины поджигают выделяющиеся пары у конца газоотводной трубки.

Наблюдения: пламя этилового эфира борной кислоты имеет характерное зеленое окрашивание.

Реакция:

2Н₃В0₃ В₂О₃ + ЗН₂О

В₂0₃ + 6СН₃—СН₂—ОН 2(СН₃—СН₂—О)₃В + зн₂о

этиловый эфир

борной кислоты

Опыт 4. Получение этилацетата

Реактивы и оборудование: этиловый спирт, ледяная уксусная кислота, концентрированная серная кислота, насыщенный раствор хлорида натрия; водяные бани, термометры, обратные холодильники к пробиркам, лед, пробирки.

Ход опыта: в сухую пробирку наливают 2 мл этилового спирта, 2 мл ледяной уксусной кислоты и 1 каплю концентрированной серной кислоты. Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником и нагревают на водяной бане 5-10 мин при температуре около 70 °С.

Реакция:

H₂S0₄(конц.)

СН₃—СООН + СН₃—СН₂—ОН СН₃—СО—О—СН₂—СН₃ + Н₂О

Раствор охлаждают. Для выделения этилацетата к содержимому' пробирки приливают 3—4 мл насыщенного раствора хлорида натрия.

Наблюдения: этилацетат в процессе высаливания всплывает, образуя слой бесцветной жидкости с приятным запахом.

Опыт 5. Получение изоамилацетата

Реактивы и оборудование: изоамиловый спирт, ледяная уксусная кислота, концентрированная серная кислота; водяные бани, термометры, обратные холодильники к пробиркам, лед, пробирки.

Ход опыта: в сухую пробирку наливаю 2 мл ледяной уксусной кислоты, 2 мл изоамилового спирта и 1 каплю концентрированной серной кислоты. Содержимое пробирки тщательно перемешивают. Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником и нагревают на кипящей водяной 6ане 7—10 мин. Затем ее охлаждают, снимают обратный холодильник и переливают содержимое в другую пробирку с 2—3 мл ледяной воды.

Наблюдения: изоамилацетат всплывает на поверхности воды. Ощущается запах грушевой эссенции (нюхать осторожно, так как изоамилацетат вызывает раздражение верхних дыхательных путей).

Реакция:

(CH₃₎₂ —CH—CH₂ —CH₂ —OH + CH₃COOH →

(СН ₃₎₂ —СН—СН2—СН2—О—СО—СН ₃ + H₂O

Вывод: простые и сложные эфиры получают в результате межмолекулярной дегидратации спиртов и спиртов и кислот соответственно.

3.2. Изучение химических свойств простых эфиров

Опыт 1. Открытие в окислившемся этиловом эфире уксусного альдегида

Реактивы: фуксинсернистая кислота, этиловый эфир, окислившийся этиловый эфир.

Ход опыта: в 2 микрохимические пробирки вводят по 2 капли насыщенного водного раствора фуксинсернистой кислоты. Затем в одну из них добавляют 2 капли чистого доброкачественного этилового эфира, а в другую —2 капли окислившегося этилового эфира.

Наблюдение: появление розового окрашивания в пробирке с окислившимся этиловым эфиром указывает на наличие в нем уксусного альдегида. В пробирке с чистым этиловым эфиром розовая окраска не появляется.

Реакция:

Фуксинсернистая кислота Хиноидный краситель

Опыт 2. Открытие в окислившемся этиловом эфире перекиси

Реактивы: серная кислота, йодистый калий, крахмал, этиловый эфир, окислившийся этиловый эфир.

Ход опыта: в 2 микрохимические пробирки вводят по 5 капель водного раствора йодистого калия, по 2 капли раствора серной кислоты и по 1 капле водного раствора крахмала. Затем в одну из них добавляют 2 капли чистого доброкачественного  этилового эфира, а в другую — 2 капли исследуемого окислившегося этилового эфира.

Наблюдения: появление синего окрашивания в пробирке с окислившимся этиловым эфиром указывает на наличие в нем перекиси, которая восстанавливает йод йодистого калия, а выделившийся йод окрашивает крахмал в синий цвет.

Реакция:

(С₂Н₅₎₂О₃ + 4KJ + 2Н₂О (С₂Н₅₎₂О + 4КОН + 2J₂

В пробирке с чистым этиловым эфиром синее окрашивание не появляется.

Опыт 3. Отношение этилового эфира к металлическому натрию

Реактивы: металлический натрий, обезвоженный этиловый спирт, этиловый эфир.

Ход опыта: в микрохимическую пробирку (обязательно сухую) вводят 5 капель этилового эфира и кусочек металлического натрия (предварительно очищенного) величиной с просяное зернышко. При этом какой-либо реакции металлического натрия с эфиром не наблюдается.

В пробирку добавляют 5 капель обезвоженного этилового спирта.

Наблюдения: начинается выделение пузырьков газа (водорода) в связи с образованием алкоголята натрия.

Реакция:

2С₂Н₅ОН + NaOH 2C₂H₅ONa + H₂

Вывод: простые эфиры являются довольно инертными веществами.

1.  

   1. Изучение химических свойств сложных эфиров

Опыт 1. Гидролиз этилацетата

Реактивы и оборудование: этилацетат, 20%-ный раствор серной кислоты, 30%-ный раствор гидроксида натрия; водяные бани, обратный холодильники к пробиркам, пробирки.

Ход опыта: в две пробирки наливают по 2—3 мл этилацетата. В первую добавляют 1 мл 20%-ного раствора серной кислоты, во вторую — 1 мл 30%-ного раствора гидроксида натрия. Пробирки закрывают пробками с обратными холодильниками, их содержимое энергично перемешивают и нагревают на водяной бане (t=70—75 °С) в течение 10 мин.

Реакция:

СН₃СOOC₂H₅ + Н₂О ↔ CH₃COOH + C₂H₅OH

СН₃СOOC₂H₅ + NaOH → СН₃СОONa + C₂H₅OH

Механизм кислотного гидролиза:

Механизм щелочного гидролиза:

Вывод: гидролиз сложных эфиров в условиях кислотного катализа является обратимым, гидролиз же в щелочной среде необратим из-за образования карбоксилат-ионов RCOO⁻, не проявляющих электрофильных свойств. В щелочной среде реакция также идет быстрее. Гидроксид-ионы не только катализируют гидролиз, но и сдвигают равновесие в сторону образования кислоты и спирта, поскольку образующаяся кислота превращается в соль и выводится из равновесной смеси.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе были рассмотрены:

1) общая характеристика простых и сложных эфиров;

2) номенклатура и изомерия простых и сложных эфиров;

3) физические свойства простых и сложных эфиров;

4) способы получения простых и сложных эфиров;

5) химические свойства простых и сложных эфиров;

6) применение простых и сложных эфиров;

7) экспериментальные способы получения и некоторые химические свойства простых и сложных эфиров.

СПИСОК использованной литературы

1. Артеменко А. И. Органическая химия: Учеб. для студентов строит, спец. вузов. — 6-е изд., испр. — M.: Высш. шк., 2007. — 559 с., ил.

2. Реутов О. А., Курц О. Л., Бутин К.П. Органическая химия. Ч. 2: Учебник. — М.: Изд-во МГУ, 1999. ‒ 624 с.

3. Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А., Начала органической химии, кн.

1-2, М.,1969-70.

1. Ким А.М. Органическая химия. Новосибирск, Сибирское университетское издательство, 2002. ‒ 972 с.

2. Писаренко А.П., Хавин З.Я. Курс органической химии. М., Высшая школа, 1975. — 510 с.

Код для цитирования: Скопировать