Gli eteri si formano per interazione. Eteri ed eteri. Preparazione degli eteri

Gli eteri (ossidi di alcani) possono essere pensati come composti formati sostituendo entrambi gli atomi di idrogeno di una molecola d'acqua con due radicali alchilici o sostituendo un alcol idrossilico con un radicale alchilico.

Isomeria e nomenclatura. La formula generale degli eteri è ROR(I) ((C n H 2 n +1) 2 O) o C n H 2 n +1 OC k H 2 k +1, dove nk (R 1  OR 2) (II). Questi ultimi sono spesso chiamati eteri misti, sebbene (I) sia un caso speciale di (II).

Gli eteri sono isomerici rispetto agli alcoli (isomerismo dei gruppi funzionali). Ecco alcuni esempi di tali connessioni:

H3C  DI  CH3dimetiletere; alcool etilico C 2 H 5 OH;

H5C2  DI  Dietiletere C2H5; alcool butilico C4H9OH;

H5C2  DI  C3H7 etilpropil etere; Alcool amilico C5H11OH.

Inoltre, l'isomeria dello scheletro di carbonio è comune per gli eteri (etere metilpropilico e etere metilisopropilico). Gli eteri otticamente attivi sono pochi.

Metodi per preparare gli eteri

1. Interazione dei derivati ​​degli alogeni con alcolati (reazione di Williamson).

C2H5 ОNa+I  C2H5H5C2  DI  C2H5 +NaI

2. Disidratazione degli alcoli in presenza di ioni idrogeno come catalizzatori.

2C2H5OHH5C2  DI  C2H5

3. Reazione parziale per produrre etere etilico.

P prima fase:

IN seconda fase:

Proprietà fisiche degli eteri

I primi due rappresentanti più semplici - dimetil e metil etil eteri - sono gas in condizioni normali, tutto il resto sono liquidi. Il loro punto di ebollizione è molto inferiore a quello dei corrispondenti alcoli. Pertanto, il punto di ebollizione dell'etanolo è 78,3C e H 3 COCH 3 è 24C, rispettivamente (C 2 H 5) 2 O è 35,6C. Il fatto è che gli eteri non sono in grado di formare legami idrogeno molecolari e, di conseguenza, di associazione molecolare.

Proprietà chimiche degli eteri

1. Interazione con acidi.

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

L'etere svolge il ruolo di base.

2. Acidolisi – interazione con acidi forti.

H5C2  DI  C 2 H 5 + 2H 2 SO 4 2C 2 H 5 OSO 3 H

acido etilsolforico

H5C2  DI  C2H5+HIC2H5OH+ C2H5I

3. Interazione con metalli alcalini.

H5C2  DI  C2H5 + 2NaC2H5 ONa+ C2H5 Na

Rappresentanti individuali

L'etere etilico (etere etilico) è un liquido trasparente incolore, leggermente solubile in acqua. Si miscela con alcool etilico in qualsiasi rapporto. T pl =116,3С, pressione di vapore saturo 2,6610 4 Pa ​​​​(2,2С) e 5,3210 4 Pa ​​​​(17,9С). La costante crioscopica è 1,79, la costante ebulioscopica è 1,84. La temperatura di accensione è 9,4С, forma una miscela esplosiva con l'aria a 1,71 vol. % (limite inferiore) – 48,0 vol. % (limite superiore). Provoca rigonfiamento della gomma. Ampiamente usato come solvente, in medicina (anestesia per inalazione), crea dipendenza per l'uomo, velenoso.

Esteri degli acidi carbossilici Preparazione degli esteri degli acidi carbossilici

1. Esterificazione di acidi con alcoli.

L'acido idrossilico viene rilasciato nell'acqua, mentre l'alcol cede solo un atomo di idrogeno. La reazione è reversibile; gli stessi cationi catalizzano la reazione inversa.

2. Interazione delle anidridi acide con gli alcoli.

3. Interazione degli alogenuri acidi con gli alcoli.

Alcune proprietà fisiche degli esteri sono riportate nella Tabella 12.

Tabella 12

Alcune proprietà fisiche di alcuni esteri

Gli esteri degli acidi carbossilici inferiori e gli alcoli semplici sono liquidi con un odore fruttato rinfrescante. Utilizzati come agenti aromatizzanti per la preparazione di bevande. Molti eteri (acetato di etile, acetato di butile) sono ampiamente utilizzati come solventi, soprattutto per le vernici.

Definizione. Formula generale degli eteri. Proprietà fisiche

Gli eteri sono composti organici che contengono radicali idrocarburici $R$ e $R"$ legati da un atomo di ossigeno. Gli eteri possono essere considerati derivati ​​degli alcoli.

La formula generale di un etere è $R-O-R"$, $Ar-O-R$ o $Ar-O-Ar$. I radicali idrocarburici possono essere uguali o diversi.

$CH_3-O-CH_3$ - dimetiletere;

Figura 2. L'etere alchilarilico più semplice è l'etere metilfenilico (anisolo). Author24 - scambio online di lavori degli studenti

I seguenti eteri ciclici sono di massima importanza pratica:

Gli eteri possono essere:

• simmetrico se entrambi i radicali sono uguali (difenile, eteri etilici);
• asimmetrico se i radicali sono diversi (eteri metilici, metilfenilici).

Negli eteri semplici, l'angolo tra i legami $C-O-C$ non è uguale a 180$^\circ$С. Pertanto, i momenti di dipolo di due legami $C-O$ non si annullano a vicenda. Di conseguenza, gli eteri hanno un momento di dipolo netto piccolo.

La maggior parte degli eteri sono sostanze gassose o liquide. Ma ci sono delle eccezioni, ad esempio il fenossibenzene.

Eteri e alcani con lo stesso peso molecolare hanno punti di ebollizione simili. Tuttavia, gli eteri hanno punti di ebollizione e di fusione molto più bassi rispetto agli alcoli isomerici.

Ad esempio: punto di ebollizione N-eptano - 98$^\circ$С, metile- N-pentil etere - 100$^\circ$С e N-alcool esilico - 157$^\circ$C.

Figura 6. Punti di fusione ed ebollizione di alcuni eteri. Author24 - scambio online di lavori degli studenti

Negli eteri l’idrogeno è legato solo al carbonio e non ci sono legami idrogeno, a differenza dell’alcool. Pertanto, gli eteri praticamente non si mescolano con l'acqua. Tuttavia, la solubilità degli alcoli e degli eteri in acqua è approssimativamente la stessa.

Per esempio, N-l'alcol -butilico e l'etere etilico vengono sciolti in acqua in rapporto di 8 g per 100 g di acqua. La solubilità degli eteri in acqua è dovuta alla formazione di legami idrogeno tra le molecole d'acqua e le molecole di etere.

Gli eteri dissolvono bene le sostanze organiche.

Etere assoluto

Un etere assoluto è un etere che non presenta tracce di umidità o alcol (ad esempio, etere etilico $C_2H_5-O-C_2H_5$ utilizzato nella reazione di Grignard). L'etere assoluto può essere ottenuto distillando l'etere ordinario su acido solfato concentrato, che rimuove alcool, acqua e perossidi. Successivamente, l'etere assoluto viene immagazzinato su sodio metallico.

Analisi dell'etere

Il comportamento chimico degli eteri alifatici e aromatici corrisponde a quello dei relativi idrocarburi. Gli eteri differiscono dagli idrocarburi per la solubilità nell'acido solfato concentrato freddo, dovuta alla capacità degli eteri di formare sali di ossonio.

Se un etere è già stato descritto, allora può essere identificato dalle proprietà fisiche o chimicamente, mediante scissione quando riscaldato con acido iodidrico concentrato e successivo riconoscimento dei prodotti di reazione.

Gli esteri aromatici possono essere convertiti in prodotti solidi di nitrazione o bromurazione e i loro punti di fusione rispetto ai derivati ​​precedentemente descritti.

La scissione dell'etere con acido idroiodico viene utilizzata per determinare il numero di gruppi alcossi in un etere alchilarilico utilizzando il metodo Zeisel.

Per riconoscere un etere si effettua l'analisi spettrale. Nello spettro infrarosso di un etere non esiste la caratteristica banda $O-H$ degli alcoli, ma esiste una forte banda $C-O$ nella regione di 1060-1300 cm$^(-1)$: per gli eteri alchilici 1060-1150 cm $^(-1)$, per esteri arilici e vinilici 1200-1275 cm$^(-1)$:

Figura 7.

Applicazioni di alcuni eteri

L'utilizzo degli eteri si basa sulla loro capacità di sciogliere bene le sostanze organiche (resine, grassi, ecc.).

L'etere etilico (nome tecnico "etere di zolfo") viene utilizzato:

• come mezzo di reazione durante l'esecuzione di sintesi organiche;
• per l'estrazione di alcune sostanze (ad esempio alcoli da soluzioni acquose);
• come solvente per resine sintetiche e naturali, sali di cellulosa nella produzione di polvere da sparo;
• come componente del carburante nell'aviazione;
• in medicina per inalazione e anestesia locale.

Etere diisopropilico:

• è un ottimo solvente per grassi animali, oli minerali e vegetali, resine sintetiche e naturali;
• utilizzato come additivo al carburante per motori, aumentando così il numero di ottano;
• utilizzato per separare l'uranio dai suoi prodotti di fissione;
• per l'estrazione dell'acido acetico da soluzioni acquose.

L'anisolo e il fenetolo sono utilizzati come composti intermedi nella produzione di farmaci, coloranti e fragranze. Dal fenetolo si ottengono la fenetidina ed i suoi derivati, utilizzati in medicina come sostanze antipiretiche.

L'etere difenilico (ossido di difenile) viene utilizzato come refrigerante in una miscela Dautherm.

Etere ciclico diossano:

• buon solvente per acetato di cellulosa, grassi e oli vegetali e minerali, cere, vernici;
• utilizzato come mezzo di reazione per sintesi organiche;
• utilizzato per stabilizzare l'1,1,1-tricloroetano per il trasporto in contenitori di alluminio e lo stoccaggio.

Classificazione degli eteri e nomenclatura funzionale radicale

Quando l'idrogeno idrossilico nell'alcool viene sostituito da un residuo idrocarburico, si forma un etere.

Gli eteri possono essere suddivisi in eteri:

• con catena aperta;
• ciclico;
• aromatico;
• saturato;
• insaturo.

Gli eteri ciclici vengono classificati in base al numero di atomi presenti nell’anello in:

• ossirani (epossidi);
• oksana;
• diossani;
• ossolani;
• poliesteri della corona.

Gli eteri alifatici possono avere gli stessi radicali - eteri simmetrici o radicali diversi - eteri asimmetrici.

Gli eteri, secondo le regole della nomenclatura funzionale radicale, prendono il nome dai radicali associati a un atomo di ossigeno e aggiungono la parola "etere":

$(CH_3)_2-O-C_2H_5$ - etere isopropilico, $(CH_3)_2CH-O-CH(CH_3)_2$ - etere diisopropilico, $CH_3-O-CH_2CH_2CH_2CH_3$ - n-butil metil etere.

Nomenclatura IUPAC

Secondo la nomenclatura IUPAC, gli eteri sono considerati alcossialcani (per i gruppi alifatici) e arilossialcani (per i gruppi aromatici).

Ad esempio, il metilcicloesil etere è chiamato metossicicloesano secondo la nomenclatura IUPAC. Il nome 2-etossiesano è composto da esano e un gruppo etossi:

Figura 1.

Il gruppo alchilico più lungo (radicale idrocarburico senior) determinerà la radice del nome dell'etere:

Figura 2.

Per alcuni eteri vengono mantenuti nomi banali:

Figura 3.

Figura 4.

Quando uno dei radicali costituenti è molto più grande dell'altro o ci sono diversi gruppi alcossi, diventa più conveniente usare nomi con prefisso alcossi rispetto ai nomi che usano la parola "etere".

Esempio 1

3$\beta$-metossi-5$\alfa$-colestano, 2,3,5-trimetossichinolina.

I nomi che utilizzano la parola “etere” sono convenienti per composti semplici, con un piccolo numero di atomi di carbonio, per composti simmetrici (ad esempio, il dibutil etere è più conveniente dell'1-butossibutano); per esteri fenolici o polioli aventi nomi banali noti (ad esempio, glicerolo 1,3-dimetil etere o floroglucinol trimetil etere).

Regole per la nomenclatura dei polieteri

Nel caso di esteri parziali di composti poliidrossilici, in alternativa, si possono applicare nomi sostitutivi utilizzando il nome del radicale $R$ come prefisso al nome del composto poliidrossilico $R"OH$, insieme a locanti posizionali e prefissi moltiplicativi La $O$ maiuscola in corsivo indica la sostituzione nell'atomo di ossigeno.

Questa nomenclatura viene spesso utilizzata per i derivati ​​​​dei carboidrati. L'introduzione di un gruppo alchilico in $O$-1 di uno zucchero ciclico produce un acetale anziché un estere e questi derivati ​​sono chiamati glicosidi alchilici.

Gli esteri parziali dei composti poliidrossilici possono essere denominati combinando il nome del radicale (o dei radicali) esterificanti e il nome del composto poliidrossilico e le necessarie indicazioni di posizione o moltiplicando i prefissi, seguiti dalla parola "estere".

1. Se due gruppi identici sono collegati da un ponte etereo e contengono un gruppo che ha un vantaggio rispetto al gruppo etereo nel diritto di essere indicato come suffisso, allora il ponte etereo viene indicato con il prefisso “oxy”.
2. Nei composti $RO-X-OR$, dove i composti capostipite $RH$ sono identici e contengono un gruppo che ha un vantaggio rispetto al gruppo etereo nel diritto di essere indicato come suffisso, il nome è costruito secondo il metodo utilizzato per designare gruppi di unità identiche.
3. I polieteri lineari sono denominati utilizzando la nomenclatura sostitutiva a catena aperta, dove si ritiene che la struttura derivi dalla sostituzione degli atomi di ossigeno con i gruppi di metilene nel composto genitore. Il nome deriva dal nome della molecola originale e il prefisso “oxa”, insieme ai necessari locanti posizionali e moltiplicatori dei prefissi, indica quali gruppi metilene sono sostituiti da atomi di ossigeno.
4. Se i poliesteri hanno una struttura lineare simmetrica, vengono chiamati derivati ​​​​della parte centrale della molecola. Il ruolo della parte centrale nelle molecole con un numero dispari di atomi di ossigeno etereo è svolto da un ponte etereo e con un numero pari - un radicale idrocarburico.

Ora parliamo di quelli difficili. Gli esteri sono ampiamente distribuiti in natura. Dire che gli esteri svolgono un ruolo importante nella vita umana è non dire nulla. Li incontriamo quando annusiamo un fiore il cui aroma è dovuto agli esteri più semplici. Anche l'olio di girasole o d'oliva è un estere, ma ad alto peso molecolare, proprio come i grassi animali. Laviamo, laviamo e laviamo con prodotti che si ottengono dalla reazione chimica dei grassi di lavorazione, cioè gli esteri. Sono inoltre utilizzati in vari settori della produzione: vengono utilizzati per produrre medicinali, pitture e vernici, profumi, lubrificanti, polimeri, fibre sintetiche e molto altro ancora.

Gli esteri sono composti organici a base di acidi organici carbossilici o inorganici contenenti ossigeno. La struttura della sostanza può essere rappresentata come una molecola acida in cui l'atomo H nell'idrossile OH- è sostituito da un radicale idrocarburico.

Gli esteri si ottengono dalla reazione di un acido e di un alcol (reazione di esterificazione).

Classificazione

- Gli esteri della frutta sono liquidi dall'odore fruttato, la molecola contiene non più di otto atomi di carbonio. Ottenuto da alcoli monovalenti e acidi carbossilici. Gli esteri dal profumo floreale si ottengono utilizzando alcoli aromatici.
- Le cere sono sostanze solide contenenti da 15 a 45 atomi di carbonio per molecola.
- Grassi: contengono 9-19 atomi di carbonio per molecola. Ottenuto dalla glicerina a (alcol triidrico) e acidi carbossilici superiori. I grassi possono essere liquidi (grassi vegetali chiamati oli) o solidi (grassi animali).
- Gli esteri degli acidi minerali, nelle loro proprietà fisiche, possono essere anche liquidi oleosi (fino a 8 atomi di carbonio) o solidi (a partire da nove atomi di carbonio).

Proprietà

In condizioni normali gli esteri possono essere liquidi, incolori, con odore fruttato o floreale, oppure solidi, plastici; solitamente inodore. Più lunga è la catena del radicale idrocarburico, più dura è la sostanza. Quasi insolubile. Si sciolgono bene nei solventi organici. Infiammabile.

Reagire con l'ammoniaca per formare ammidi; con idrogeno (è questa reazione che trasforma gli oli vegetali liquidi in margarine solide).

Come risultato delle reazioni di idrolisi, si decompongono in alcol e acido. L'idrolisi dei grassi in un ambiente alcalino porta alla formazione non di acido, ma del suo sale - sapone.

Gli esteri degli acidi organici sono poco tossici, hanno un effetto narcotico sull'uomo e appartengono principalmente alla 2a e 3a classe di pericolo. Alcuni reagenti in produzione richiedono l'uso di speciali protezioni per gli occhi e per la respirazione. Più lunga è la molecola di etere, più è tossica. Gli esteri degli acidi fosforici inorganici sono velenosi.

Le sostanze possono entrare nel corpo attraverso il sistema respiratorio e la pelle. I sintomi di avvelenamento acuto comprendono agitazione e compromissione della coordinazione dei movimenti, seguiti da depressione del sistema nervoso centrale. L'esposizione regolare può portare a malattie del fegato, dei reni, del sistema cardiovascolare e dei disturbi del sangue.

Applicazione

Nella sintesi organica.
- Per la produzione di insetticidi, erbicidi, lubrificanti, impregnanti per pelle e carta, detergenti, glicerina, nitroglicerina, oli essiccanti, colori ad olio, fibre e resine sintetiche, polimeri, plexiglass, plastificanti, reagenti per la preparazione dei minerali.
- Come additivo per oli motore.
- Nella sintesi di fragranze di profumeria, essenze di frutti alimentari e aromi cosmetici; medicinali, ad esempio vitamine A, E, B1, validolo, unguenti.
- Come solventi per pitture, vernici, resine, grassi, oli, cellulosa, polimeri.

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Acetato di butile

Usato come solvente; nell'industria della profumeria per la produzione di fragranze; per la concia delle pelli; nei prodotti farmaceutici - nel processo di produzione di alcuni farmaci.

Gemello-80

È anche polisorbato-80, poliossietilene sorbitano monooleato (a base di sorbitolo di olio d'oliva). Emulsionante, solvente, lubrificante tecnico, modificatore di viscosità, stabilizzante dell'olio essenziale, tensioattivo non ionico, umettante. Incluso nei solventi e nei fluidi da taglio. Utilizzato per la produzione di prodotti cosmetici, alimentari, casalinghi, agricoli e tecnici. Ha la proprietà unica di trasformare una miscela di acqua e olio in un'emulsione.

Gli eteri hanno la formula generale. Tutti gli esteri elencati nella tabella. 19.5, ad eccezione del fenossibenzene, sono gas o liquidi volatili in condizioni normali. I loro punti di ebollizione sono approssimativamente gli stessi di quelli degli alcani con pesi molecolari relativi simili. Tuttavia, poiché le molecole di etere non sono associate formando tra loro legami idrogeno, gli eteri hanno punti di ebollizione molto più bassi rispetto ai loro alcoli isomerici (Tabella 19.6).

Tabella 19.5. Esempi di eteri

Tabella 19.6. Punti di ebollizione di alcani, eteri e alcol con pesi molecolari relativi simili

Metodi di laboratorio per l'ottenimento degli esteri

Eteri simmetrici, come l'etossietano (etere etilico), possono essere preparati mediante disidratazione parziale di alcoli con acido solforico concentrato in condizioni di eccesso di alcol:

La disidratazione degli alcoli è stata discussa sopra.

Sia gli eteri simmetrici, come l'etossietano, che gli esteri asimmetrici, come il metossietano (metil etil etere) e l'etossibenzene (etil fenil etere) possono essere preparati dai corrispondenti alogenoalcani e alcoli utilizzando la sintesi di Williamson (vedi sopra).

Proprietà chimiche degli eteri

Gli esteri sono molto meno reattivi degli alcoli. Poiché negli eteri non vi è alcun atomo di idrogeno attaccato all'atomo di ossigeno, gli eteri non hanno le proprietà acide degli alcoli. Ad esempio, non interagiscono con il sodio. Tuttavia, gli eteri mostrano proprietà debolmente basiche, dovute alla presenza di coppie solitarie di elettroni sull'atomo di ossigeno.

Gli esteri alifatici si comportano come basi di Lewis in condizioni acide. Si dissolvono in acidi minerali forti, formando sali di idronio disostituiti:

Quando gli eteri alifatici vengono riscaldati in una miscela con acido iodidrico concentrato, si verifica la formazione di iodoalcani:

Ad esempio, la reazione dell'etossietano con l'acido iodidrico porta alla formazione di dometano.