Простые эфиры. Номенклатура, изомерия

1.

Учебные вопросы:
1.Номенклатура, изомерия.
2.физико-химические и пожароопасные свойства.
3. Основные химические реакции.
4.Способы получения эфиров.

2.

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
Эфиры, в которых через эфирный кислород соединены различные
углеводородные остатки, называются смешанными простыми
эфирами или несимметричными; с одинаковыми радикалами симметричными.
Наиболее употребительны радикально-функциональные названия. Их
образуют из названий связанных с кислородом радикалов и слова "эфир"
(функциональное название класса); названия различных радикалов
перечисляют в порядке возрастания сложности.
СН3—О—СН3
СН3—СН2—О—СН2—СН3
диметиловый
диэтиловый (или этиловый) эфир
(или метиловый) эфир
СН3—О—СН2—СН3 СН3—О—СН2—СН2—СН3 СН3—О—СН—СН3
метилэтиловый эфир метилпропиловый эфир
СН3
метилизопропиловый эфир
2

3.

По международной номенклатуре признаком класса
простых эфиров является мостик «окси» с названием
более короткого радикала, присоединяющегося к
более длинному веществу. Цифрой обозначается №
атома, к которому присоединяется радикал через
кислородный мостик:
СН3—О—СН3
метоксиметан
СН3—СН2—О—СН2—СН3
этоксиэтан
1
СН3—О—СН2—СН3
метоксиэтан
2
3
СН3—О—СН2—СН2—СН3
1 метоксипропан
2
3
СН3—О—СН—СН3
1
СН3
2 метоксипропан

4.

Диэтиловый и метилпропиловый эфиры имеют одинаковый состав С4Н10О,
т.е. это изомеры. Радикалы, соединенные с кислородом, различаются
составом:
СН3—СН2—О—СН2—СН3
СН3—О—СН2—СН2—СН3
Эфирам присуща и обычная изомерия строения радикалов.
Изомером метилбутилового эфира является метилизобутиловый
эфир:
СН3—О—СН2—СН2—СН2—СН3
метилбутиловый
СН3—О—СН2—СН—СН3
СН3
метилизобутиловый
Простые эфиры изомерны одноатомным спиртам – это
межклассовая изомерия
Один и тот же состав С2Н6О имеют диметиловый эфир СН3—О—СН3 и
этиловый спирт СН3—СН2 –ОН.
Составу С4Н10О отвечают не только диэтиловый, метилпропиловый и
метилизопропиловый эфиры, но и 4 бутиловых спирта состава
С4Н9ОН.

5.

Физические свойства
Диметиловый эфир кипит при —23,7 оС, метилэтиловый - при +10,8 оС; в
обычных условиях это газы. Диэтиловый эфир – летучая жидкость (Ткип. = 35,6 оС).
Низшие простые эфиры кипят при более низкой температуре, чем
спирты, из которых они получены, или чем изомерные им спирты.
Диметиловый эфир – газ, тогда как метиловый спирт, из которого образуется
этот эфир, - жидкость с Ткип. = 64,7 оС, а изомерный диметиловому эфиру
этиловый спирт – жидкость, с Ткип. = 78,3 оС.
Молекулы простых эфиров, не содержащие гидроксилов, в
отличие от молекул спиртов не ассоциированы. Эфиры
характеризуются высоким давлением насыщенных паров.
Простые эфиры мало растворимы в воде; в свою очередь вода в
небольшом количестве растворяется в низших эфирах.
Химические свойства
Главной особенностью простых эфиров является их химическая
инертность. В отличие от сложных эфиров они не гидролизуются и не
разлагаются водой на исходные спирты.
Безводные (абсолютные) эфиры в отличие от спиртов при обычных
температурах не реагируют с металлическим натрием, т.к. в их
молекулах нет активного водорода.
5

6.

Расщепление простых эфиров происходит под действием
некоторых кислот. Концентрированная (особенно дымящая) серная
кислота поглощает пары простых эфиров, и при этом образуется
сложный эфир серной кислоты (этилсерная кислота) и спирт:
СН3—СН2
O—SO3H
O +
CH3—CH2—OSO3H + CH3—CH2—OH
СН3—СН2
H
диэтиловый эфир
этилсерная кислота
этиловый спирт
Йодистоводородная кислота также разлагает простые эфиры, в
результате получаются галогеналкил и спирт:
СН3—СН2
Н
t
О + СН3—СН2—I + СН3—СН2—ОН
СН3—СН2
I
йодистый этил
этиловый спирт
При нагревании металлический натрий расщепляет простые эфиры с
образованием алкоголята и натрийорганического соединения:
СН3—СН2
t
О + 2Na CH3—CH2—ONa + CH3—CH2—Na
СН3—СН2
этилат натрия
этилнатрий
6

7.

Способы получения простых эфиров
1. Межмолекулярная дегидратация спиртов
2. Взаимодействие алкоголятов с галогеналкилами
Второй метод, предложенный Вильямсоном (1850),
особенно удобен для получения смешанных простых
эфиров:
СН3—I
+ NaO—CH2—CH3
йодистый
этилат натрия
метил
СН3—O—CH2—CH3 + NaI
метилэтиловый эфир
СН3—ОNa + I—CH2—CH3
метилат
натрия
йодистый этил
Александер Вильям
Вильямсон,
британский врач и химик

8.

Диэтиловый (этиловый) эфир. Имеет очень большое практическое
значение, его обычно называют просто эфиром.
Получается дегидратацией этилового спирта при действии
концентрированной H2SO4. Этим методом диэтиловый эфир был
получен впервые еще в 1540 г. В. Кордусом:
CH3—CH2—OН НO—CH2—CH3 CH3—CH2—O—CH2—CH3
-Н2О
В настоящее время диэтиловый эфир
получают пропуская пары этилового
спирта над окисью алюминия Al2O3,
нагретой до 240-260 оС.
Диэтиловый эфир - бесцветная легколетучая
жидкость с характерным запахом. Ткип=35,6 оС, Ткрист =
—117,6 оС, = 0,714 г/см3, т.е. эфир легче воды.
Эфир очень горюч, а пары его с воздухом образуют
взрывоопасные (гремучие) смеси. Пары могут
распространяться на значительную территорию.
Валерий Кордус
выдающийся немецкий
ботаник и фармацевт
Склонен к электризации: разряды статического электричества, возникающие
при его переливе могут быть причиной самовоспламенения.
Эфир самовозгорается при контакте с сильными окислителями – хлором,
озоном, пероксидами, концентрированной серной и азотной кислотой.

9.

При длительном хранении, особенно на свету, эфир окисляется
кислородом воздуха и в нем образуются перекисные соединения,
которые от нагревания или сотрясения могут разлагаться со взрывом.
Такие взрывы возможны при перегонке долго стоявшего эфира.
СН3—СН2—О—СН2—СН3 + О2 СН3—СН—О—СН2—СН3
I
О—ОН
гидропероксид диэтилового
эфира
Хранить эфир можно только в плотно закупоренных
бочках и бутылях темного стекла, заполненных до пробки.
Эфир очень хороший растворитель жиров, масел, смол и других
органических веществ, и его широко используют для этой цели, часто в
смеси со спиртом: для извлечения масел из семян, очистки тканей, как
растворитель нитроцеллюлозы при изготовлении порохов.
Если встряхивать эфир с водой, то образуется эмульсия; затем при
стоянии эфир "отслаивается" и всплывает на поверхность воды. Со
спиртом и бензолом эфир смешивается очень хорошо.
Тщательно очищенный эфир иногда применяют в медицине в качестве
средства общего наркоза при хирургических операциях.