Гидролиз сложных эфиров водой

Сложные эфиры: способы получения и свойства

Сложные эфиры: способы получения, химические и физические свойства, строение.

Сложные эфиры – это органические вещества, в молекулах которых углеводородные радикалы соединены через карбоксильную группу -СОО-, а именно R1-COOH-R2.

Общая формула предельных сложных эфиров: С_nH_2nO₂

Классификация сложных эфиров

По числу карбоксильных групп:

• сложные эфиры одноосновных карбоновых кислот — содержат одну карбоксильную группу -СОО-. Общая формула C_nH_2nO₂.

Например, метилформиат

• сложные эфиры многоосновных карбоновых кислот — содержат две и более карбоксильные группы -СОО-. Например, общая формула сложных эфиров двухосновных карбоновых кислот C_nH_2n-2O₄.

Например, тристеарат глицерина

Номенклатура сложных эфиров

В названии сложного эфира сначала указывают алкильную группу, связанную с кислородом, затем кислоту, заменяя суффикс в названии кислоты (-овая кислота) на суффикс -оат.

Название сложного эфира	Тривиальное название	Формула эфира
Метилметаноат	Метилформиат	HCOOCH3
Этилметаноат	Этилформиат	HCOOC2H5
Метилэтаноат	Метилацетат	CH3COOCH3
Этилэтаноат	Этилацетат	CH3COOC2H5
Пропилэтаноат	Пропилацетат	CH3COOCH2CH2CH3

Химические свойства сложных эфиров

Сложные эфиры устойчивы в нейтральной среде, но легко разлагаются при нагревании в присутствии кислот или в присутствии щелочей.

В присутствии кислот гидролиз сложных эфиров протекает как реакция, обратная этерификации. при гидролизе сложных эфиров образуются спирты и карбоновые кислоты.

R-COO-R’ + H₂O = R-COOH + R’-OH

Например , при гидролизе метилацетата образуются уксусная кислота и метанол.

При щелочном гидролизе сложных эфиров образуются соли карбоновых кислот и спирты.

Например , при щелочном гидролизе этилформиата образуются этанол и формиат натрия:

При щелочном гидролизе этилацетата образуются ацетат и этанол:

Щелочной гидролиз сложных эфиров — реакция, имеющая промышленное значение. Гидролиз жиров в присутствии оснований — древнейший способ получения мыла. Первые способы получения мыла связаны со смешиванием жира с золой. Один из основных компонентов животного жира — тристеарат глицерина. В щелочной среде тристеарат глицерина разлагается на глицерин и соль стеариновой кислоты:

2. Переэтерификация

Переэтерификация — это реакция превращения одного сложного эфира в другой под действием соответствующих спиртов в присутствии катализатора (кислоты или основания)

R-COO-CH₃ + R’-OH = R-COOR’ + CH₃-OH

3.Восстановление сложных эфиров

Сложные эфиры восстанавливаются с разрывом связи С-О карбоксильной группы. При этом образуется смесь спиртов.

Например, этилбензоат восстанавливается литийалюминийгидридом до бензилового спирта и этанола

Получение сложных эфиров

1. Этерификация карбоновых кислот спиртами

Карбоновые кислоты вступают в реакции с одноатомными и многоатомными спиртами с образованием сложных эфиров.

Например, этанол реагирует с уксусной кислотой с образованием этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты):

2. Соли карбоновых кислот с галогеналканами

При взаимодействии солей карбоновых кислот с галогеналканами образуются сложные эфиры.

Например, при взаимодействии ацетата натрия с хлорметаном образуется метилацетат.

CH₃-COONa + CH₃-Cl = CH₃-COOH + NaCl

Источник

Гидролиз (омыление) сложных эфиров

Под действием воды, особенно в кислой или щелочной среде, сложные эфиры разлагаются (гидролизуются) с образованием кислоты и спирта:

уксусноэтиловый эфир уксусная к-та этиловый спирт

Этим сложные эфиры отличаются от простых эфиров, которые, как уже известно, гидролизу не подвергаются. Однако гидролиз сложных эфиров идет медленно и гораздо менее энергично, чем гидролиз ангидридов.

Минеральные кислоты значительно увеличивают скорость гидролиза сложных эфиров: образуемые ими ионы водорода являются в этой реакции катализаторами. Еще быстрее сложные эфиры гидролизуютя под влиянием щелочей благодаря каталитическому действию гидроксильных ионов; кроме того, щелочи нейтрализуют образующуюся из эфира кислоту и тем самым способствуют течению реакции. Продуктами щелочного гидролиза сложных эфиров является спирт и соль кислоты:

R—C—O—R’ + NaOH ¾® R—C—ONa + R’—OH

сложный эфир соль к-ты спирт

Щелочной гидролиз сложных эфиров называют омылением. Скорость гидролиза эфиров возрастает также при нагревании и в случае применения избытка воды.

Способы получения сложных эфиров

Реакция этерификации

Сложные эфиры могут быть получены при непосредственном взаимодействии кислоты и спирта, например:

II укс. к-та II этиловый эфир

О О уксусной кислоты

Как уже было указано, такую реакцию называют реакцией этерификации. Для органических кислот она протекает очень медленно, причем, скорость образования эфира зависит от строения исходных кислот и спирта. Скорость этерификации увеличивается при нагревании и, особенно, в присутствии минеральных кислот благодаря каталитическому действию ионов водорода. Особенно в качестве катализатора применяют серную кислоту (В.В. Марковников, 1873г.)

Реакция этерификации обратима. Это объясняется тем, что получаемый сложный эфир гидролизуется одновременно образующейся при реакции водой, и поэтому процесс идет в обратном направлении с разложением эфира на кислоту и спирт. При этом, чем больше накапливается воды, тем больше скорость обратной реакции, последняя ускоряется и при нагревании, а также под влиянием ионов водорода, вводимых для ускорения прямой реакции. Таким образом, реакция этерификации не доходит до конца, а лишь достигает состояния химического равновесия, применение же катализаторов и повышение температуры только ускоряет достижения равновесия. Соотношение всех реагирующих веществ в момент равновесия зависит от строения кислоты и спирта, а также от склонности сложного эфира к гидролизу.

Чтобы увеличить количество образующегося эфира, т.е. сместить равновесие реакции этерификации вправо одно из реагирующих веществ (то, которое доступнее) берут в избытке (в соответствии с законом действия масс). При избытке спирта в реакцию может вступить практически вся кислота, при избытке кислоты – весь спирт.

Другой способ увеличения выхода сложного эфира заключается в постоянном выведении из реакции одного из образующихся веществ – эфира или воды. Так, применяемая при этерификации в качестве катализатора серная кислота, кроме того, является веществом, связывающим воду, и таким образом способствует смещению равновесия вправо.

Источник

Гидролиз сложных эфиров

Общие понятия о гидролизе сложных эфиров

Структурная формула сложных эфиров в общем виде:

где R и R’ – углеводородные радикалы.

Гидролиз сложных эфиров

Одной из наиболее характерных для сложных эфиров способностей (помимо этерификации) является их гидролиз – расщепление под действием воды. По-другому гидролиз сложных эфиров называют омылением. В отличие от гидролиза солей в данном случае он практически необратим. Различают щелочной и кислотный гидролиз сложных эфиров. В обоих случаях образуются спирт и кислота:

а) кислотный гидролиз

б) щелочной гидролиз

Примеры решения задач

Задание	Определите массу уксусной кислоты, которую можно получить в ходе реакции омыления этилацетата массой 180 г.
Решение	Запишем уравнение реакции гидролиза этилового эфира уксусной кислоты используя брутто формулы:

Рассчитаем количество вещества этилацетата (молярная масса – 88 г/моль), используя значение массы из условий задачи:

Согласно уравнению реакции, число моль этилацетата и уксусной кислоты равны:

Тогда, можно определить массу уксусной кислоты (молярная масса – 60 г/моль):

m(CH₃COOH)= υ (CH₃COOH) × M (CH₃COOH) = 2 × 60 = 120г.

Источник

Статьи

Растворимость воды в сложных эфирах и гидролиз сложных эфиров

Растворимость воды в сложных эфирах при 28С в большинстве случаев не превышает 0,05%, у отдельных эфиров — 0,1%; исключение составляют эфиры триэтилен- и полиэтиленгликолей и 2-этилгексановой кислоты, которые растворяют 0,2-1,3% воды. Следует полагать, что при содержании в эфире воды не более 0,1% скорость гидролиза эфира будет протекать весьма медленно.

Экспериментальные определения степени гидролиза большей части эфиров двухосновных кислот показывают, что их гидролиз в течение 24 час. не превышает 0,02-0,03%, кроме ди-2-этилгексилового эфира глутаровой кислоты и ди-2-(бутоксиэтокси) этилового эфира адипиновой кислоты, а также триэтиленгликольди-2-этилгексаноата, глубина гидролиза которых составляет соответственно 0,1, 0,2% в достаточно широком интервале рН (от 3,0 до 9,6).

Сложные эфиры, синтезированные из неполных эфиров многоатомных спиртов вместо спиртов того же молекулярного веса или путем взаимодействия полиэтиленгликолей с разветвленными одноосновными карбоновыми кислотами, должны обладать большей растворимостью воды, и потому можно предположить, что скорость гидролиза этих эфиров также должна быть больше.

Стойкость сложных эфиров к гидролитическому расщеплению, как правило, больше у эфиров, имеющих одну или несколько коротких боковых цепей в основной цепи молекулы. Эффект боковых цепей тем больше, чем ближе они расположены к эфирной связи. Желательно иметь боковые цепи в В-положении по отношению к спиртовому или кислотному остатку. Такое строение молекулы эфира как бы создает пространственные затруднения для гидролиза эфирной связи. Однако очень большое экранирование этой связи имеет и серьезный недостаток — при синтезе выходы эфиров такого строения должны быть невысоки соответственно степени экранирования.

Сложные эфиры, а также и приготовленные на их основе смазочные жидкости значительно менее вспениваются (при прохождении газов через слой жидкости), чем нефтяные масла, и их цена значительно менее устойчива.

Чистые эфиры не образуют с водой стойкой эмульсии, и эфир полностью отделяется от воды в течение 10 мин. или даже быстрее, скорость деэмульсации тем больше, чем меньше плотность эфира. Добавка к эфирам 0.2% 4-изобутил-2-фенилфенола не изменяет заметно скорости деэмульсации эфиров. При добавке к эфирам антикоррозийных присадок стойкость образующихся эмульсий этих эфиров с водой заметно увеличивается, меньше при добавках солей двухвалентных металлов арилстеариновых кислот, больше — при добавках нефтяных сульфонатов.

Источник