Методы получения сложных эфиров карбоновых кислот

1. Реакция этерификации

Сложные эфиры могут быть получены при непосредственном взаимодействии кислоты и спирта, подробно механизм реакции см. тему "Химические свойства карбоновых кислот". Для органических кислот реакция 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. Чаще всего, в качестве катализатора применяют концентрированную серную кислоту (В.В. Марковников, 1873г.), которая одновременно является водоотнимающим средством, поэтому связывает образующуюся воду и делает реакцию необратимой. 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, то есть 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. Вода связывается кислотой, а эфир отгоняется и конденсируется с помощью обратного холодильника или емкости со снегом или холодной водой.

 

2. Получение из солей кислот и галогенпроизводных

Сложные эфиры могут быть получены из солей кислот при действии на них галогенпроизводных. Например, из ацетата серебра и хлористого этила можно получить этилацетат:

CH₃C(O)OAg + CH₃−CH₂Cl ⟶ CH₃C(O)−O−CH₂CH₃ + AgCl↓

Данная реакция необратима и эфир получается с хорошим выходом. В этом заключается преимущество метода перед методом этерификации.

 

3. Получение из хлорангидридов кислот и алкоголятов

Метод аналогичен предыдущему:

CH₃C(O)Cl + CH₃−CH₂−ONa ⟶ CH₃C(O)−O−CH₂CH₃ + NaCl

 

4. Получение из ангидридов кислот

При действии спиртов на ангидриды кислот также достигаются хорошие выходы сложных эфиров:

(CH₃CO)₂O + CH₃OH ⟶ CH₃C(O)O−CH₃ + CH₃C(O)OH

Жиры и масла

Определение

Жиры (триглицериды) — природные органические соединения, представляющие собой полные сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и одноосновных высших или средних жирных (предельных) кислот.

Жидкие жиры растительного происхождения называются маслами и представляют собой сложные эфиры глицерина и высших непредельных кислот.

Жиры являются главной составной частью животных жиров и растительных масел, присутствуют во всех животных и многих растительных тканях, особенно в семенах масличных культур (подсолнечника, оливы, всех орехов), входят в состав клеточных мембран и обеспечивают энергетический баланс в живых организмах. Для человека и многих животных являются одним из основных питательных компонентов.

Животные жиры при нормальных условиях - твердые вещества, имеющие невысокие температуры плавления. Животные жиры входят не только в состав жировой ткани, но также в больших количествах присутствуют в молоке и молочных продуктах (твороге, сметане, сыре, сливочном масле).

Строение жиров

Запомнить! Природные жиры содержат в своём составе три кислотных радикала (одинаковых или разных), имеющих неразветвлённую структуру и, как правило, чётное число атомов углерода.

 

Природные жиры чаще всего содержат следующие жирные кислоты:

1. Предельные (насыщенные):

• стеариновая (C₁₇H₃₅COOH)
• маргариновая (C₁₆H₃₃COOH)
• пальмитиновая (C₁₅H₃₁COOH)
• капроновая (C₅H₁₁COOH)
• масляная (C₃H₇COOH)

2. Непредельные (ненасыщенные) алкеновые:

• пальмитолеиновая (C₁₅H₂₉COOH),
• олеиновая (C₁₇H₃₃COOH)

3. Непредельные алкадиеновые кислоты:

• линолевая (C₁₇H₃₁COOH)

4. Непредельные алкатриеновые кислоты:

• линоленовая (C₁₇H₂₉COOH)

Растительные масла, характеризующиеся большим содержанием полиненасыщенных жирных кислот (льняное, конопляное, маковое, тунговое масло), известны под названием высыхающих масел, так как под действием кислорода воздуха они полимеризуются и затвердевают.

Номенклатура жиров

Номенклатура жиров довольно сложная. По систематической номенклатуре их называют триацилглицеринами. Для названия ацилов (остатков карбоновых кислот) используется суффикс "-оил".

Например: 1,3-диолеоил-2-стеароилглицерин.

В номенклатуре жиров также используются более простые тривиальные названия.

 

Определение

Если в состав молекулы жира входят глицерин и три одинаковых остатка какой-то одной карбоновой кислоты, то такие жиры называют моноацидными, или простыми триацилглицеринами.

В этом случае название молекулы жира образуется из названия жирной кислоты с указанием количества ее остатков в молекуле. Например, моноацидный жир, образованный из трех молекул стеариновой кислоты, называется тристеарин, образованный из пальмитиновой кислоты - трипальмитин, а из олеиновой кислоты - триолеин.

Определение

Если в состав молекулы жира входят остатки различных жирных кислот, то такой жир называется гетероацидным.

Гетероацидний жир может содержать или все три разных остатка жирных кислот, или два одинаковых остатка жирных кислот. Согласно этому образуется и название. Например, стеаропальмитоолеин или дистеаропальмитин.

Физические свойства

Жиры и масла хорошо растворяются в органических растворителях — бензоле, хлороформе, эфире, сероуглероде, петролейном эфире, горячем спирте (в холодном — труднее), ацетоне и не растворяются в воде. При опадании в воду они образуют два несмешивающихся слоя, причем поскольку плотность масел меньше плотности воды, то масло всегда будет в верхнем слое.

Жиры и масла гидрофобны, то есть не смачиваются водой, но при попадании на водную поверхность с неограниченной площадью (например, в реку или озеро), образуют на поверхности тонкую пленку, что обусловлено наличием сил поверхностного натяжения. При добавлении к жирам, находящимся в воде, поверхностно-активных веществ (ПАВ) — детергентов они способны образовывать стойкие гетерогенные системы - жировые эмульсии. Это свойство используется для приготовления мазей и кремов. Масла при взбивании с водой также способны образовывать эмульсии, примером такой гетерогенной системы является майонез.

Химические свойства жиров

Нейтральные жиры вступают во все химические реакции, свойственные сложным эфирам (продуктам замещения атомов водорода в ОН-группах минеральных или карбоновых кислот).

1. Жиры вступают в реакцию омыления (гидролиза), в результате которой из триглицеридов образуются глицерин и жирные кислоты. Омыление жиров может происходить как при каталитическом гидролизе, так и при действии на жиры кислот или щелочей. При щелочном гидролизе образуются мыла (подробно см. тему "Мыла")

2. Присоединение по двойным связям. Для получения из растительных масел жиров более твердой консистенции, использующихся в качестве жировой основы при производстве маргаринов, применяется гидрогенизация (гидрирование), т.е. насыщение молекул этих масел водородом.

3. При хранении, особенно на свету и при свободном доступе воздуха, жиры приобретают неприятный вкус — прогоркают. Установлено, что в прогоркании жиров главную роль играет химический процесс - окисление ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха. Получающиеся при этом перекиси разлагаются с образованием альдегидов.

Прогоркание может быть обусловлено и биохимическими процессами, протекающими под воздействием содержащихся в белках ферментов (липаз), при этом происходит гидролиз жиров и образование свободных жирных и ненасыщенных жирных кислот, которые окисляются затем до β-кетокислот (так называемое кетонное прогоркание жиров).

 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

1. Выполненное задание отправить по электронной почте [email protected]  

2. В теме письма указать: 10А(Б)_ФИ

3. Срок выполнения до 24:00 11.04.2020

Ответы на вопросы из прилагаемой презентации (слайды 13-21)

Слайд 21:

1) Баяндина, Бочкарева, Бояршинов, Тягур

2) Власова, Вяткин, Глухих

3) Голодняк, Дудорова, Дунин, Ширинкин

4) Ершова, Ковалев, Козак

5) Кондратьева, Леханов, Марчук, Шляпникова

6) Мирзаева, Плотников, Пожаринская

7) Рыбьякова, Сидоренко, Смирнова, Якушева

8) Тенишева, Тимурханова, Титов