Сложные эфиры

Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот

Сложные эфиры — органические соединения, производные карбоновых или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа -OH кислотной функции заменена на спиртовой остаток. В случае эфиров карбоновых кислот выделяются два класса сложных эфиров:

• собственно сложные эфиры карбоновых кислот общей формулы R₁-COO-R₂, где R₁ и R₁ — углеводородные радикалы.
• ортоэфиры карбоновых кислот общей формулы R₁-C(OR₂)₃, где R₁ и R₁ — углеводородные радикалы. Ортоэфиры карбоновых кислот являются функциональными аналогами кеталей и ацеталей общей формулы R-C(OR')₂-R" — продуктов присоединения спиртов к карбонильной группе кетонов или альдегидов.

Циклические сложные эфиры оксикислот называются лактонами и выделяются в отдельнную группу соединений.

Получение

Сложные эфиры карбоновых кислот

Основные методы получения сложных эфиров:

• Этерификация — взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислого катализа, например получение этилацетата из уксусной кислоты и этилового спирта:
  

  СН₃COOH + C₂H₅OH = СН₃COOC₂H₅ + H₂O

  Частным случаем реакции этерификации является реакция переэтерификации сложных эфиров спиртами, карбоновыми кислотами или другими сложными эфирами:

  R'COOR'' + R'''OH = R'COOR''' + R''OH

  R'COOR'' + R'''COOH = R'''COOR'' + R'COOH

  R'COOR'' + R'''COOR'''' = R'COOR'''' + R'''COOR''

  Реакции этерификации и переэтерификации обратимы, сдвиг равновесия в сторону образования целевых продуктов достигается удалением одного из продуктов из реакционной смеси (чаще всего — отгонкой более летучих спирта, эфира, кислоты или воды; в последнем случае при относительно низких температурах кипения исходных веществ используется отгонка воды в составе азеотропных смесей).

• взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот со спиртами, например получение этилацетата из уксусного ангидрида и этилового спирта:

  (CH₃CO)₂O + 2 C₂H₅OH = 2 СН₃COOC₂H₅ + H₂O

• взаимодействие солей кислот с алкилгалогенидами

  RCOOMe + R'Hal = RCOOR' + MeHal

• Присоединение спиртов к алкенам в условиях кислотного катализа (в том числе и кислотами Льюиса):

  RCOOH + R'CH=CHR'' = RCOOCHR'CH₂R''

• Алкоголиз нитрилов в присутствии кислот:

  RCN + H⁺ $\to$ RC⁺=NH

  RC⁺=NH + R’OH $\to$ RC(OR')=N⁺H₂

  RC(OR')=N⁺H₂ + H₂O $\to$ RCOOR' + ⁺NH₄

Применение и свойства

Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей, пластификаторов, ароматизаторов.

Эфиры муравьиной кислоты:

• HCOOCH₃ — метилформиат, t_кип = 32 °C; растворитель жиров, минеральных и растительных масел, целлюлозы, жирных кислот; ацилирующий агент; используют в производстве некоторых уретанов, формамида.
  
• HCOOC₂H₅ — этилформиат, t_кип = 53 °C; растворитель нитрата и ацетата целлюлозы; ацилирующий агент; отдушка для мыла, его добавляют к некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат; применяют в производстве витаминов B1, A, E.
  
• HCOOCH₂CH(CH₃)₂ — изобутилформиат несколько напоминает запах ягод малины.
  
• HCOOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилформиат (изопентилформиат) растворитель смол и нитроцеллюлозы.
  
• HCOOC₆H₅ — бензилформиат, t_кип = 202 °C; имеет запах жасмина; используется как растворитель лаков и красителей.
  
• HCOOCH₂CH₂C₆H₅ — 2-фенилэтилформиат имеет запах хризантем.
  
  

Эфиры уксусной кислоты:

• CH₃COOCH₃ — метилацетат, t_кип = 58 °C; по растворяющей способности аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель, однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон.
  
• CH₃COOC₂H₅ — этилацетат, t_кип = 78 °C; подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения (меньшей летучести).
  
• CH₃COOC₃H₇ — н-пропилацетат, t_кип = 102 °C; по растворяющей способности подобен этилацетату.
  
• CH₃COOCH(CH₃)₂ — изопропилацетат, t_кип = 88 °C; по растворяющим свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетатом.
  
• CH₃COOC₅H₁₁ — н-амилацетат (н-пентилацетат), t_кип = 148 °C; напоминает по запаху грушу, применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем этилацетат.
  
• CH₃COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилацетат (изопентилацетат) напоминает по запаху бананы.
  
• CH₃COOC₈H₁₇ — н-октилацетат имеет запах апельсинов.
  
  

Эфиры масляной кислоты:

• C₃H₇COOCH₃ — метилбутират, t_кип = 102,5 °C; по запаху напоминает ранет.
  
• C₃H₇COOC₂H₅ — этилбутират, t_кип = 121,5 °C; имеет характерный запах ананасов.
  
• C₃H₇COOC₄H₉ — бутилбутират, t_кип = 166,4 °C;
  
• C₃H₇COOC₅H₁₁ — н-амилбутират (н-пентилбутират) и C₃H₇COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилбутират (изопентилбутират) имеют запах груш, а также служат растворителями в лаках для ногтей.
  
  

Эфиры изовалериановой кислоты:

• (СH₃)₂CHCH₂COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилизовалерат (изопентилизовалерат) имеет запах яблока.
  

Применение в медицине

В конце ХIХ — начале ХХ века, когда органический синтез делал свои первые шаги, было синтезировано и испытано фармакологами множество сложных эфиров. Они стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др. Как мастнораэдражающее и обезболивающее средство широко использовался метилсалицилат, в настоящее время практически вытесненный более эффективными средствами.

См. также

Триэтилфосфат Трибутилфосфат Метилформиат Этилформиат Метилацетат

Этилацетат Пропилацетат Бутилацетат Амилацетат Метилхлорацетат

Диметилфталат Диэтилфталат Дибутилфталат Диамилфталат γ-Бутиролактон