Эфиры и Жиры
ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ЖИРЫ Простые эфиры (этеры).
Простые эфиры - это продукты замещения атома водорода в гидроксиле спирта на углеводородный радикал.
Простые эфиры состоят из двух углеводородных радикалов, соединенных атомом кислорода.
Их общая формула - R-O-R'.
СH3-O-CH3 - диметиловый (метоксиметан)
CH3-O-C2H5 - метилэтиловый (этоксиметанэтан)
C2H5-O-C2H5 - диэтиловый (этоксиэтан) - эфир для наркоза.
С6H5-O-CH3 - метилфениловый (метоксифенол)
К простым эфирам относятся диоксан (см. спирты)
Диметиловый и метилэтиловый эфиры - газы, начиная с диэтилового эфира - жидкости. Между молекулами простых эфиров водородные связи не образуются.
Химические свойства простых эфиров. Простые эфиры малоактивны и практически не гидролизуются водой и щелочами, и лишь сильные кислоты - йодистоводородная, серная - разлагают их. Легко горят.
CH3-O-CH3 + 2О2 =2CО2 + 3Н2О
C2H5-O-C2H5 + H2SO4 = C2H5-O-SO3H + C2H5OH
При хранении простые эфиры образуют взрывчатые гидропероксиды, которые способны окислять иодиды, соли железа(II). Это качественные реакции на пероксиды.
Получение простых эфиров
1. Отщепление молекулы воды от двух молекул спирта (одинаковых или различных) в присутствии концентрированной серной кислоты. H2SO4 2C2H50H =C2H5-O-C2H5
2. Взаимодействием алкоголята металла с галогенпроизводными углеводородов. C2H5I + C2H5ONa = C2H5-O-C2H5 + NaI . Сложные эфиры (Эстеры).
Сложные эфиры - это производные карбоновых кислот, у которых гидроксильная группа замещена на остаток спирта. Общая формула сложных эфиров - R-CO-O-R'
Номенклатура. Изомерия. Названия сложных эфиров производят от названий углеводородного радикала и названия кислоты, в котором используют суффикс «ат». Используют и тривиальные названия типа - метиловый эфир муравьиной кислоты, этиловый эфир уксусной кислоты
Сложные эфиры образуются не только карбоновыми кислотами, но и многими неорганическими кислотами (например, этилсульфат - C2H5-O-SO3H).
H-C-O-CH3 - метилформиат
H-C-O-CН2CH3 - этилформиат
СH3-C-O-CH3 - метилацетат
CH3-C-O-CН2CH3 - этилацетат
Для сложных эфиров характерно три вида изомерии - изомерия углеродного скелета, положения сложноэфирной группы и межклассовая изомерия.
CH3-CН2-CН2-C-O-CН2CH3 этилбутират
CH3-CН -C-O-CН2CH3 - этилизобутират
О CH3 О CH3-C-O-CН2CH3 этилацетат
Н-C-O- CН2CН2CH3 - пропилформиат
О О CH3-C-O-CН2CH3 этилацетат
CH3CН2CН2CООН - масляная кислота
Физические и химические свойства сложных эфиров. Сложные эфиры представляют собой обычно жидкости с приятным фруктовым запахом. Их применяют как растворители и фруктовые эссенции.
Химические свойства сложных эфиров обусловлены наличием сложноэфирной группы и углеводородных радикалов.
1. Сложные эфиры легко гидролизуются (омыляются) на исходные спирт и кислоту водой (обратимо) или щелочами (необратимо, так как образующаяся карбоновая кислота превращается в соль).
Реакция гидролиза обратна реакции этерификации.
2. Восстановление сложных эфиров приводит к образованию двух спиртов
3. Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот и спирты.
Получение сложных эфиров. 1. Реакция этерификации при нагревании кислоты и спирта в присутствии серной кислоты или других минеральных кислот. Минеральные кислоты (точнее протон, образующийся при диссоциации этих кислот) являются катализатором реакции. Изотопными исследованиями показано, что в реакции этерификации от молекулы спирта отделяется атом водорода, а от молекулы кислоты - гидроксильная группа. Эта реакция обратима и подчиняется правилу Ле-Шателье. Для увеличения выхода сложных эфиров необходимо удалять из реакционной среды образующуюся воду. CH3-CООН + НOCН2CH3 =CH3-CО-OCН2CH3 + H2O
2. Получение из хлорангидридов или ангидридов кислот и спиртов. CH3-CОCl + C2H5OН = CH3-CО-OC2H5 + HCl (CH3C
3. Получение из солей кислот и галогеналканов. CH3-CООAg + C2Н5-Cl =CH3-CО-OC2H5 + AgCl
Жиры. Масла. Моющие средства. Жиры - это сложные эфиры, образованные трехатомным спиртом глицерином и карбоновыми кислотами, обычно высшими предельными или непредельными - пальмитиновой С15Н31-СООН, стеариновой С17Н35-СООН, олеиновой С17Н33-СООН, линолевой С17Н31-СООН.
Природных жирных кислот, входящих в состав жиров известно более 200.
Общая формула жиров: или где R - углеводородные радикалы. В состав простых жиров входят остатки одинаковых жирных кислот, а смешанных - разных.
Природные жиры представляют собой смеси простых и смешанных эфиров. Обычно жиры это полные эфиры, и их называют триглицеридами (остаток глицерина связан с тремя остатками жирных кислот), однако существуют диглицериды и моноглицериды, в которых остаток глицерина связан, соответственно, с двумя или одним остатком жирных кислот.
Физические и химические свойства жиров.
По агрегатному состоянию жиры делятся на жидкие (масла) и твердые. В твердых жирах преобладают предельные кислоты, в жидких жирах - непредельные. Температура плавления жира тем выше, чем больше в нем содержится предельных кислот. Она также зависит от длины углеводородной цепи кислоты; температура плавления растет с ростом длины углеводородного радикала. Животные жиры, как правило, твердые жиры, а растительные жиры - жидкие.
Жиры растворимы в органических растворителях (углеводороды, их галогенпроизводные, диэтиловый эфир) и нерастворимы в воде. Жиры важнейший источник энергии для организмов, используются в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.
Химические свойства жиров:
1. Гидролиз, или омыление жиров происходит. под действием воды (обратимо) или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами.
Н2С-О-СО-С17Н33 Н2С-ОН
Н С-О-СО-С17Н33 + 3 NaОН = Н С-ОН + 3 С17Н35СООNa
Н2С-О-СО-С17Н33 Н2С-ОН
2. Гидрогенизация жиров - это процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жиров. При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных кислот, и жиры из жидких превращаются в твердые. Эта реакция ведет к получению саломаса (искусственного сала), который идет на получение мыла, стеарина, маргарина.
Н2С-О-СО-С17Н33 Н2С-О-СО-С17Н35
Н С-О-СО-С17Н33 + 3Н2 = Н С-О-СО-С17Н35
Н2С-О-СО-С17Н33 Н2С-О-СО-С17Н35
3. Пищевые качества растительных жиров (масел) выше чем твердых животных 4 жиров, поскольку в растительных жирах содержится больше ненасыщенных жирных кислот, многие из которых незаменимы для человека. Показателем ненасыщенности жиры является йодное число - количество граммов йода присоединяющегося к 100 г жира. Присоединение йода идет по двойным связям жирных кислот. Например, йодное число сливочного масла - 36, свиного сала - 59, а растительных жиров - подсолнечного и кукурузного масла - 145 и 123.
Повсеместное использование синтетических детергентов создает свои проблемы. Типичный стиральный порошок содержит приблизительно 70% синтетического моющего средства и 30% неорганических фосфатов. Фосфаты удаляют растворимые соли кальция. Фосфаты попадая в водоемы приводят к сильному разрастанию водорослей, нарушая экологическое равновесие.