Ако групите R и R "в прост етер са еднакви, тогава се нарича симетрично, ако са различни - асиметрично. Имената на органичните групи са включени в името на етера, като ги споменаваме в азбучен реди добавете думата етер, например C 2 H 5 OC 3 H 7 - пропил етилов етер. За симетрични етери, представката „di” се вмъква пред името на органичната група, например C 2 H 5 OC 2 H 5 е диетилов етер. За много естери често се използват тривиални (опростени) имена, които са се развили исторически. Понякога етерите се наричат ​​съединения, които съдържат C–O–C етерния фрагмент като част от циклична молекула (фиг. 1), като в същото време те се класифицират като друг клас съединения, хетероциклични съединения. Има и връзки см.АЛДЕХИДИ И КЕТОНИ), които включват C–O–C фрагмент, но не са класифицирани като естери, това са хемиацетали - съединения, съдържащи както алкокси, така и хидрокси групи на един въглероден атом: > C (OH) OR, а също и ацетали - съединения, при които един въглероден атом има две RO групи едновременно: >C (OR) 2 (фиг. 1). Наличието на два химически свързани О атома върху един въглероден атом едновременно прави тези съединения различни по химични свойствакъм етери.

Ориз. един. ЕТЕРИсъдържащи етерен фрагмент като част от циклична молекула (по-често такива съединения се класифицират като хетероциклични), както и хемиацетали и ацетали, съдържащи етерен фрагмент, но не принадлежащи към класа етери.

Химични свойства на етерите.

Етерите са безцветни течности с характерна (т.нар. ефирна) миризма, практически несмесими с вода и смесими за неопределено време с повечето органични разтворители. В сравнение с алкохолите и алдехидите, етерите са химически по-малко активни, например, те са устойчиви на алкали и алкални метали (метал Na се използва дори за отстраняване на следи от вода от етерите). За разлика от алкалите, киселините разцепват етерния фрагмент, за това по-често се използват халогеноводороди, особено ефективен е HI. При стайна температура се образуват както алкохол, така и алкилйодид (фиг. 2А), а при нагряване се образуват алкилйодид и вода (фиг. 2А), т.е. реакцията протича по-дълбоко. Етерите, съдържащи ароматни цикли, са по-устойчиви на разцепване, за тях е възможна само стъпка, подобна на А, образува се фенол, а йодът не се добавя към ароматното ядро ​​(фиг. 2С).

Ориз. 2. РАЗЧЕПВАНЕ НА ЕТЕРЕН ФРАГМЕНТпод действието на ХИ

Кислородният атом в етерния фрагмент съдържа свободна електронна двойка C–Ö–C, поради това етерите са в състояние да прикрепят различни неутрални молекули, които са склонни към образуване на донор-акцепторни връзки, кислородният атом дава електронна двойка (донор), за да образува връзка, ролята на акцептора, който приема тази двойка е играе се от свързващата молекула или йон ( см. амини). В резултат на това се появяват комплексни съединения (фиг. 3).

Ориз. 3. ОБРАЗУВАНЕ НА СЛОЖНИ СЪЕДИНЕНИЯ С УЧАСТИЕ НА ЕТИРИ

В присъствието на атмосферен кислород в светлината, етерите се окисляват частично с образуването на пероксидни съединения ROOR", които са способни да експлодират дори при слабо нагряване, следователно при започване на дестилация на етера той се обработва предварително с редуциращи агенти които разрушават пероксидите, често е напълно достатъчно етерът да се съхранява върху метален Na.

Получаване на етери.

Най-удобният начин е взаимодействието на алкални метални алкохолати R "ONa с алкилхалогениди RHal, този метод може да се използва за получаване както на симетрични (фиг. 4А), така и на несиметрични етери (фиг. 4В). В индустрията симетричните етери се получават чрез дехидратация (отстраняване на вода) на алкохоли с помощта на сярна киселина (фиг. 4В), този метод дава възможност да се получат естери, чиято органична група R има не повече от 5 С атома.

Ориз. 4. ПОЛУЧАВАНЕ НА ЕТЕРИ

Използването на етери

се определя най-вече от това, че много добре разтварят много мазнини, смоли и лакове. Най-широко използван е ДИЕТИЛ ЕТЪР (C 2 H 5) 2 O, техническото име е “серен етер”, тъй като се получава в присъствието на сярна киселина (фиг. 4В). Освен че се използва като разтворител, както и като реакционна среда в различни органични синтези, той се използва и за извличане (екстракция) на определени органични вещества, като алкохоли, от водни разтвори, тъй като самият етер е много слабо разтворим във вода. В медицината сярният етер се използва за анестезия.

Диизопропилов етер (CH 3) 2 CHOCH (CH 3) 2 се използва като разтворител и като добавка към моторното гориво за повишаване на октановото число.

анизол C 6 H 5 OCH 3 (фиг. 4) и FENETOL C 6 H 5 OS 2 H 5 (фиг. 3) се използват като междинни продукти при производството на багрила, лекарства и аромати.

дифенилетер (дифенил оксид) (C 6 H 5) 2 O се използва като охлаждаща течност поради високата точка на кипене (259,3 ° C) и химическата стабилност. Така че когато се охлади до стайна температуране преминава в твърдо състояние (т.т. 28–29 ° C), към него се добавя дифенил (C 6 H 5) 2. Такава смес, наричана в областта даутерм, може да работи като топлоносител в широк температурен диапазон.

Диоксанът, цикличен етер (CH 2 CH 2 O) 2 (фиг.), е подобен по химични свойства на обикновените етери, но за разлика от тях, той се смесва безкрайно с вода и повечето органични разтворители. Разтваря мазнини, восъци, масла, етери, целулози; също така се използва широко като реакционна среда в различни органични синтези.

Михаил Левицки

Функционалната група на етерите се състои от кислороден атом, свързан с две алкилови групи или две ароматни (арилни) групи: R-O-R. Алкиловите групи могат да бъдат еднакви или различни. Както може да се види от Таблица 7-1, етерите са слабо разтворими във вода и образуват два слоя, когато се смесят с вода. На този факт се основава методът за разделяне на органични вещества в лабораторията. Ако смес от две вещества, например изопропилов алкохол и 1-хлоропропан, се излее в делителна фуния, съдържаща етер и вода, тогава алкохолът ще се разтвори главно във вода, а халоалканът, чиито молекули са с ниска полярност и неспособни на образуване на водородни връзки, ще премине напълно в етерния слой. Чрез източване на долния слой през кран на фуния, етерният разтвор може да се отдели от водния разтвор и веществата да се изолират чрез дестилация.

Етерна номенклатура

Етерите обикновено се наричат ​​според правилата на радикално-функционалната номенклатура, добавяйки думата "етер" към имената на двата радикала:

В по-сложни случаи се използва номенклатурата на IUPAC и алкокси групата се разглежда като заместител. Например, метилциклохексил етер ще се нарича метоксициклохексан. Друг пример:

Получаване на етери

Удобен общ методполучаването на етери е синтезът на Уилямсън (виж глава 5).

Един от двата радикала R преминава в етера от молекулата на алкохола. Вторият R идва от молекулата на халоалкана. Най-добрите добиви на етер се постигат, когато R е първичен радикал. В този случай реакцията протича според Механизма Например:

Симетрични етери могат да бъдат получени чрез междумолекулна дехидратация на първични алкохоли:

За други алкохоли образуването на алкени се конкурира с тази реакция, но понякога можете да изберете условията, при които основният продукт на реакцията ще бъде етер:

Етерни реакции

Етерите са доста инертни съединения. Те са устойчиви на редуциращи агенти, основи и повечето киселини. Етерите изгарят във въздуха, образувайки вода и въглероден диоксид. Те реагират с бромоводород и йодид водород, за да разцепят желязната връзка и да образуват халоалкан и алкохол. В същото време алкохолът незабавно реагира с втората молекула на бромоводород, също се превръща в халоалкан:

Например:

Инертността на етерите ги прави удобни разтворители.

Етерите обикновено се получават от алкокоидни аниони и първични стенни кени (синтез на Уилямсън). Друг метод за синтез е междумолекулната дехидратация на първичните алкохоли. Етерите са доста инертни, но се разцепват от халогеноводороди.

Диаграма 7-2. Получаване и реакции на етери

Практически важни етери

Диетиловият етер и двата циклични етера, показани по-долу, се използват широко като разтворители:

Естерите с ниско молекулно тегло, като диетила, са много опасни от гледна точка на пожар. Те са силно запалими и добре горят. В допълнение, етерите могат да образуват експлозивни пероксиди, когато са изложени на въздух.

Диизопропиловият етер се използва известно време за обща анестезия, но е заменен от по-безопасни и по-ефективни анестетици като циклопропан и тиопентал натрий. Евгенолът, миризливият компонент на маслото от карамфил, също има етерна функционална група. Повечето нейонни повърхностноактивни вещества също са етери. Формулата за един от тях е показана по-долу. Това вещество се използва като добавка в козметичните кремове за създаване на пяна от смес от вода и масла, които не се смесват с вода. Секс фермата на циганския молец е цикличен етер (оксиран, виж следващия раздел):

Друг интересен вид етери са коронните етери. Те са получили това име, защото техните молекули са оформени като корона (от английска думакорона - корона). Етерът, показан по-долу, се нарича 18-crown-6. Това е 18-членен цикъл, който включва 6 кислородни атома. Забележително свойство на това съединение е способността му да координира с калиевия йон и да прави калиеви соли разтворими в алкани и други неполярни разтворители, в които солите обикновено са неразтворими. По този начин, за да се окисли циклохексанол с калиев перманганат, е достатъчно да се добави към реакционната смес малко количество отетер 18-корона-6

Това ще накара перманганата да се разтвори в органичния разтворител и да ускори реакцията.

оксирани

Тричленните циклични етери се наричат ​​оксиранами (епоксиди). Те са важни междинни продукти в органичния синтез. Оксираните са много по-реактивни от обикновените етери поради наличието на напрегнат тричленен пръстен в техните молекули. Нуклеофилите лесно реагират с оксирани, причинявайки отварянето на нестабилен пръстен:

Често срещан материал, съдържащ оксирано фрагменти в молекули, е епоксидното лепило. Структурата на мономерите е както следва:

Когато тези две вещества се смесят, започва полимеризация и се образува силен полимер:

РЕЗЮМЕ НА ОСНОВНИ РАЗПОРЕДБИ Гл. 7

1. Физически свойствасъединенията се определят от тяхната структура. Причината е значителната полярност на алкохолите и образуването на водородни връзки високи температурикипене на тези вещества и тяхната разтворимост във вода. В редица съединения от същия клас се спазва правилото: колкото по-голямо е молекулното тегло, толкова по-висока е точката на кипене и по-ниска е разтворимостта във вода.

2. В съответствие с правилата на номенклатурата на IUPAC, имената на алкохолите се състоят от името на въглеводорода, към който е прикрепена хидроксилната група, наставката "ol", локанта на хидроксилната група и локантите и имената на заместители. Номенклатурата на радикално-функционалната номенклатура предвижда добавяне към думата "алкохол" на прилагателно, получено от името на радикала, свързан с хидроксилната група. Използват се и тривиални имена.

3. Етиловият алкохол е част от алкохолните напитки. За тези цели се получава от зърно чрез ензимна ферментация. Силен алкохол се получава чрез фракционна дестилация на ферментационната смес. В някои случаи етанолът умишлено се денатурира чрез добавяне на токсични вещества, за да стане неподходящ за пиене.

4. Много алкохоли се получават индустриално чрез хидратиране на съответните алкени. Метанолът се синтезира чрез взаимодействието на въглероден оксид и водород. В лабораторията алкохолите се произвеждат чрез редукция на алдехиди и кетони, хидратиране на алкени и реакция на реактивите на Гриняр с алдехиди, кетони и естери.

5. Алкохолите могат да бъдат превърнати в различни други съединения като метални алкоксиди, естери, алдехиди, кетони, карбоксилни киселини, алкени, халоалкани.

6. Имената на етерите са изградени от имената на групите, свързани с кислородния атом и думата "етер". Можете също да се отнасяте към етери като алкокси-заместени алкани.

7. Етерите се получават чрез реакцията на Уилямсън или чрез междумолекулна дехидратация на алкохоли.

8. Етерите са много инертни, но под действието на бромоводород и йодид водород те претърпяват разцепване.

9. Оксираните, тричленните етери, за разлика от други прости етери, реагират с различни реагенти, образувайки продукти за отваряне на тричленен пръстен. На базата на оксирани се получават епоксидни смоли и лепила.

Ключови думи

Етерите са един от видовете кислород-съдържащи въглеводородни съединения. Етерите са разделени на два големи класа: сложни (ще говорим за тях в следващата статия) и прости.

Етерите имат наркотичен ефект върху човек, дразнят лигавицата на дихателната система и очите, причиняват главоболие, гадене и сълзене; засягат нервна система, причинявайки първо възбуда, след това сънливост и дълбок сън. Реагентите влизат в тялото, като правило, през дихателните органи. При редовна експозиция те могат да причинят бронхит, трахеит, пневмония, намаляване на нивата на хемоглобина, заболявания на бъбреците и сърдечно-съдовата система.

Повечето от етерите принадлежат към четвъртия клас на опасност и не изискват специално защитно оборудване при работа.

Използването на етери

Като разтворител в органичен синтез, екстракция; разтворител за масла, мазнини, бои и лакове.
- Антиоксидант при производството на каучук и каучук.
- Основна съставка при производството на полимери с високо молекулно тегло.
- ПАВ (повърхностно активни вещества) в битовата химия.
- Средства за анестезия в медицината.
- Добавка за гориво за повишаване на октановото число; междинен продукт в синтеза на лекарства, овкусители, оцветители.

На нашия уебсайт можете да закупите реагенти, принадлежащи към класа на етери, например. Това е цикличен етер, един от най-търсените етери. Използва се като разтворител за бои, органични и неорганични масла, литиеви соли; като стабилизатор за хлорни разтворители.

Етерите (алканови оксиди) могат да бъдат представени като съединения, образувани чрез замяна на двата водородни атома на водна молекула с два алкилови радикала или чрез замяна на хидроксил алкохол с алкилов радикал.

Изомерия и номенклатура. Общата формула на етерите е ROR(I) ((C n H 2 n +1) 2 O) или C n H 2 n +1 OC k H 2 k +1, където nk (R 1  O-R 2) (II). Последните често се наричат ​​смесени етери, въпреки че (I) е специален случай на (II).

Етерите са изомерни на алкохолите (изомерия на функционалната група). Ето примери за такива връзки:

H 3 C  ОТНОСНО  СН3 диметилов етер; C2H5OH етилов алкохол;

H 5 C 2  ОТНОСНО  C2H5 диетилов етер; C4H9OH бутилов алкохол;

H 5 C 2  ОТНОСНО  C3H7 етил пропилов етер; C 5 H 11 OH амилов алкохол.

В допълнение, за етерите изомерията на въглеродния скелет (метил пропилов етер и метил изопропилов етер) е често срещана. Оптически активните етери са малко на брой.

Методи за получаване на етери

1. Взаимодействие на халогенни производни с алкохолати (реакция на Уилямсън).

C2H5ONa + I  C 2 H 5 H 5 C 2  ОТНОСНО  C2H5 + NaI

2. Дехидратация на алкохоли в присъствието на водородни йони като катализатори.

2С 2 Н 5 ОНН 5 С 2  ОТНОСНО  C 2 H 5

3. Частна реакция за получаване на диетилов етер.

П първи етап:

IN втори етап:

Физични свойства на етерите

Първите два най-прости представителя - диметил и метил етилов етери - при нормални условия са газове, всички останали са течности. Техният Tbp е много по-нисък от съответните алкохоли. И така, точката на кипене на етанола е 78,3С, а H 3 СОCH 3 е 24С, съответно (С 2 Н 5) 2 О е 35,6С. Факт е, че етерите не са способни да образуват молекулярни водородни връзки и следователно на молекулярна асоциация.

Химични свойства на етерите

1. Взаимодействие с киселини.

(C 2 H 5) 2 O + HCl  [(C 2 H 5) 2 OH +] Cl .

Етерът играе ролята на основа.

2. Ацидолиза – взаимодействие със силни киселини.

H 5 C 2  ОТНОСНО  C 2 H 5 + 2H 2 SO 4 2C 2 H 5 OSO 3 H

етилсерна киселина

H 5 C 2  ОТНОСНО  C 2 H 5 + HIC 2 H 5 OH + C 2 H 5 I

3. Взаимодействие с алкални метали.

H 5 C 2  ОТНОСНО  C 2 H 5 + 2NaC 2 H 5 ONa + C 2 H 5 Na

Индивидуални представители

Етилов етер (диетилов етер) е безцветна прозрачна течност, слабо разтворима във вода. Смесва се с етилов алкохол във всякакви съотношения. T pl \u003d -116,3С, налягане на наситена пара 2,6610 4 Pa ​​(2,2С) и 5,3210 4 Pa ​​(17,9С). Криоскопска константа 1,79, ебулиоскопична -1,84. Температура на запалване - 9,4С, образува експлозивна смес с въздух при 1,71 об. % (долна граница) - 48,0 об. % (горен лимит). Предизвиква подуване на гумата. Широко използван като разтворител, в медицината (инхалационна анестезия), пристрастяващ, отровен.

Естери на карбоксилни киселини Получаване на естери на карбоксилни киселини

1. Естерификация на киселини с алкохоли.

Хидроксилната група на киселината се отделя в състава на водата, докато алкохолът дава само водороден атом. Реакцията е обратима, същите катиони катализират обратната реакция.

2. Взаимодействие на киселинни анхидриди с алкохоли.

3. Взаимодействие на киселинни халогениди с алкохоли.

Някои физични свойства на естерите са изброени в Таблица 12.

Таблица 12

Някои физични свойства на редица естери

	Структурата на радикала	име			Плътност
		метилформиат
		етил формиат
		метил ацетат
		етилацетат
		n-пропил ацетат
		n-бутилацетат

Естерите на нисшите карбоксилни киселини и простите алкохоли са течности с освежаваща плодова миризма. Използват се като овкусители за приготвяне на напитки. Много естери (оцетен етил, оцетен бутил) се използват широко като разтворители, особено лакове.

Етерите са неутрални и неактивни съединения и затова често се използват в различни органични реакции като разтворители. Тъй като в повечето случаи те не реагират с натрий, този метал се използва за сушене на етери. Не се влияят от разредени минерални киселини, основи. Естерите не се разцепват от органометални съединения, хидриди и амиди на алкални метали. Малко химични свойства на тези съединения са свързани с наличието на свободна електронна двойка при кислородния атом, което придава на етерите основните свойства, както и с наличието на полярни връзки C–O, разкъсването на една от които води до разделянето на етерите.

Образование оксониеви соли. Въпреки факта, че етерите са слаби основи и лоши нуклеофили. Те са в състояние да взаимодействат със сух хлороводород, за да образуват диалкилхидроксониеви соли.

(C 2 H 5) 2 O + HCl → (C 2 H 5) 2 OH + Cl 

Получената оксониева сол, като сол на слаба основа, ролята на която играе етерна молекула, лесно се хидролизира при разреждане с вода.

(C 2 H 5) 2 OH + Cl  + H 2 O → (C 2 H 5) 2 O + HCl

Основната природа на естерите се доказва от тяхната разтворимост в концентрирана сярна киселина и изолирането при ниска температура на кристалната оксониева сол.

Тази реакция се използва за отделяне на етери от алкани и халоалкани.

През 1928 г. Х. Майервайн открива третични оксониеви соли, който може да се получи от етери в резултат на следната реакция:

Ролята на борните халогениди е да отстранят халогена от халоалкана и да го свържат в силен анион. Триалкилоксониеви съединения със сложни аниони са твърди, доста стабилни солеподобни съединения. При опит за замяна на аниона в тези соли с аниони на някаква обикновена киселина, т.е. когато взаимодействат с киселини, соли и дори с вода, оксониеви соли се разлагат, за да образуват етер и алкилиран анион. Триалкилоксониевите соли са най-силните алкилиращи агенти (по-силни от халоалканите и диалкилсулфатите).

Етерът се използва като разтворител в Реакции на Гриняр, защото има способността да солватира и по този начин да разтваря реагента. Той действа като основа по отношение на киселинния магнезиев атом.

Диетиловият етер в тази реакция може да бъде заменен с тетрахидрофуран.

Реагентите на Гриняр могат да се приготвят с добър добив в бензол в присъствието на триетиламин като основа; е необходим един мол база на мол халоалкан.

Как базите на Люис образуват етери комплекси, при което етерът играе ролята на донор на електрони, а халогенът е акцептор. И така, разтвор на йод в диетилов етер се оцветява кафяв цвят, за разлика от виолетовия цвят в инертните разтвори. Такива комплекси се наричат ​​комплекси за пренос на заряд (CTC).

Разделяне етери . Етерите при нагряване до 140 ºС с концентрирани киселини (H 2 SO 4 , HBr и особено HI) са способни да се разцепват. Тази реакция е открита от А. Бутлеров през 1861 г. с помощта на 2-етоксипропанова киселина като пример.

Под въздействието на йодоводородна киселина естерът първоначално се превръща в диалкилхидроксониев йодид. Това води до увеличаване на полярността на C-O връзките и улесняване на хетеролитичното разцепване на една от тях с образуването на добра напускаща група, алкохолна молекула. Ролята на нуклеофила се изпълнява от йодидния йон:

При разцепването на метилови и етилалкилови етери, действието на нуклеофила е насочено към по-пространствено достъпния метилов или етилов радикал. Тази характеристика се основава на количествено Метод на Zeisel– определяне на метокси и етокси групи в органични съединения.

Трябва да се отбележи, че ако един от алкилите е третичен, тогава разцепването е особено лесно.

Реакцията на протониран етер с халогенен йон, както и съответната реакция на протониран алкохол, може да протече както по S N 1, така и по S N 2 механизми, в зависимост от структурата на етера. Както се очаква, първичната алкилова група има тенденция към S N 2, докато третичната група има тенденция към S N 1-заместване:

Реакции На  - водороден атом . Наличието на кислороден атом в етерите влияе върху поведението на водородните атоми, особено тези в α-позиция. Такава региоселективност се обяснява със стабилността на радикала R-ĊH-Ö-R, където несдвоеният електрон 2 Р-въглеродните орбитали се припокриват с самотна двойка 2 Р-електрони на кислородния атом.

Свободнорадикалните реакции на хлориране протичат най-ефективно и селективно. Така че, когато диетилов етер се третира с изчислено количество хлор на светлина, се образува α-монохлорид.

Скоростта на реакцията на α-хлоро-заместените етери е много порядък по-висока от тази на съответните халоалкани. Те са изключително лесни за влизане в реакции на нуклеофилно заместване, особено тези, протичащи чрез образуване на стабилен междинен карбокатион, т.е. според механизма S N 1. Тази стабилност се отразява от резонансни структури:

Подобни реакции се използват широко в органичния синтез.

Трябва да се отбележи, че чрез промяна на реакционните условия той може да бъде насочен по пътя на дехидрохалогениране за получаване на винил етери.

Реакции автоокисление . Етерите са склонни към реакции на кислородно автоокисляване по радикален механизъм дори без облъчване, което се обяснява със стабилността на получения свободен радикал поради делокализацията на несдвоения въглероден електрон с електронната двойка на съседния кислороден атом:

Естерите, съдържащи водороден атом при третичния въглерод, се окисляват особено лесно. Хидропероксидите на етерите, спонтанно образувани при стоене, са изключително експлозивни. Тъй като са по-малко летливи в сравнение с оригиналните етери, те не се дестилират заедно с етерите, а се натрупват в колбата. Поради тази причина етерите не могат да се дестилират до сухо, тъй като в противен случай може да се получи експлозия. Хидропероксидите трябва внимателно да се отстранят от етера с помощта на редуциращи агенти - соли на желязо(II) или калай(II).

Тестът за наличие на пероксиди е третирането на етерна проба с воден разтвор на калиев йодид. Появата на характерен кафяв цвят и, в присъствието на нишесте, син цвят показват наличието на хидропероксиди.