АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Физические и химические свойства простых эфиров

Физи́ческие и хими́ческие сво́йства просты́х эфи́ров. Простые эфиры — класс органических соединений, в которых два углеводородных радикала (алкильных, арильных, алкенильных или смешанных) связаны через атом кислорода (мостиковый кислород), имеющие формулу R-O-R', где R и R' — алкильные, арильные или другие заместители.

Физические свойства

Физические свойства простых эфиров определяются их молекулярной структурой, главной особенностью которой является наличие полярной связи C-O и отсутствие связи O-H, способной образовывать водородные связи между идентичными молекулами.

Эфиры — бесцветные, подвижные, легкокипящие жидкости с характерным запахом. Диметиловый эфир — газ. Простые эфиры малорастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях и сами растворяют многие органические вещества. Низшие эфиры, такие как диэтиловый эфир и тетрагидрофуран, частично растворимы в воде. Их растворимость обусловлена способностью атома кислорода образовывать водородные связи с молекулами воды (выступая в роли акцептора протона). Устойчивы к действию щелочей и щелочных металлов, обладают слабыми оснóвными свойствами[1].

Температура кипения значительно ниже, чем спирты с той же молекулярной массой. Например: диэтиловый эфир (M=74 г/моль): tкип ≈ 34,6 °C, бутанол-1 (M=74 г/моль): tкип ≈ 117,7 °C, пентан (M=72 г/моль): tкип ≈ 36 °C. При этом температуры кипения эфиров близки к температурам кипения алканов со сходной молекулярной массой, что объясняется сопоставимой полярностью и типом межмолекулярных взаимодействий (преимущественно дисперсионные и слабые диполь-дипольные)[2].

Все простые эфиры легче воды (плотность 0.7-0.8 г/см3), за исключением фторпроизводных и ароматических[3].

Пары эфиров чрезвычайно легковоспламеняемы, образуют взрывоопасные смеси с воздухом.

Строение молекул простых эфиров схоже со строением молекулы воды. Валентный угол С-O-C в диметиловом эфире составляет 112°. Атом кислорода имеет sp3-гибридизацию.

undefined

Химические свойства

Простые эфиры — один из наименее реакционноспособных классов органических соединений. Их химическая инертность обусловлена отсутствием легко поляризуемой кратной связи и плохо уходящей алкоксидной группой (-OR). Это делает их идеальными растворителями для многих реакций, включая реакции Гриньяра и восстановление алюмогидридом лития.

Основные свойства

Атом кислорода в эфирах имеет неподелённые пары электронов, что придает им слабые основные свойства по Льюису. Они способны обратимо протонироваться только при взаимодействии с сильными кислотами (концентрированные H₂SO₄, HCl, HBr), образуя соли оксония: R-O-R’ + HX ⇌ [R-O+H-R’] X-[4].

Реакции с сильными кислотами

Концентрированные бромоводородная и иодоводородная кислоты (48 %) при нагревании до 120—150 °С расщепляют простые эфиры с образованием спирта и галогеналкана. Легче всего расщепляются простые эфиры, имеющие третичную алкильную группу. Механизм кислотного расщепления основан на реакции SN1 или SN2, которая протекает в эфире, протонированном по атому кислорода. Если эфир содержит первичные или вторичные заместители, галогенид-ион атакует его протонированную форму по менее замещённому атому углерода[4].

С галогеноводородами (HI, HBr):

. Образуются алкилгалогениды и спирт. С сильными протонными кислотами реагируют при нагревании.

Галогенирование

По аналогии с алканами, простые эфиры вступают в реакции радикального галогенирования, однако в случае эфиров эта реакция протекает региоселективно по положению, соседнему с атомом кислорода (по α-положению):

.

Окисление

При доступе воздуха, особенно на свету, простые эфиры окисляются по радикальному механизму и образуют неустойчивые гидропероксиды и пероксиды, которые могут разлагаться со взрывом. Пероксиды крайне неустойчивы и взрывоопасны, особенно при концентрировании (например, при перегонке). Для их разрушения и безопасного хранения эфиров применяют ингибиторы или восстанавливающие агенты (растворы FeSO4)[5].

Примечания

  1. ↑ Максимова Л. Н. Эфиры простые // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан — Ятрохимия. — С. 508–509. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.
  2. ↑ Clayden J., Greeves N., Warren S. Organic Chemistry. 2nd Edition. — Oxford: Oxford University Press, 2012. — Chapter 16. The chemistry of the ether linkage. — P. 417—444.
  3. ↑ М. М. Сафаров . Расчёт плотности жидких простых эфиров в зависимости от температуры и давления / М. М. Сафаров // Инженерно-физический журнал. 1997 — ТОМ 70. — № 5 — C.841.
  4. ↑ 1 2 Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П. Органическая химия : в 4 т.. — 5-е изд. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — Т. 2. — С. 293–310. — ISBN 978-5-9963-1536-9.
  5. ↑ The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. 15th Edition / Ed. by M. J. O’Neil. — Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2013. — P. 576, 899—901.

Литература

  • Габриелян О. С. «Химия. 11 класс. Базовый уровень» — 2-е изд., стер. — М.: Дрофа, 2007—220 с.
  • Максимова Л. Н. Эфиры простые // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан — Ятрохимия. — С. 508–509. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.
  • Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П. Органическая химия : в 4 т.. — 5-е изд. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — Т. 2. — С. 293–310. — ISBN 978-5-9963-1536-9.
  • Травень В. Ф. Органическая химия. Учебное пособие для студентов вузов. В 3 т. Т. 2 / В. Ф. Травень. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Бином. Лаборатория знаний, 2013. — (Учебник для высшей школы).

Категории

© Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».
Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».