Этерификация процесі

Этерификация (греч. αἰθήρ — эфир және лат. facio — жасаймын) реакциясында карбон қышқылдары мен спирттерді минерал қышқылдар қатысында әрекеттестіріп, нәтижесінде, күрделі эфир мен су түзіледі.

 

RCOOH + R’OH ⇔ RCOOR' + Н2О

 

Эфирлену реакциясы кезінде карбоксил тобының гидроксилі мен спирт молекуласындағы сутектен су молекуласы түзілетіні реакцияға изотоптар енгізу арқылы анықталды. Құрамында оттектің 180 изотопы бар спиртпен әрекеттестіргенде, оттектің ауыр изотопы судың емес күрделі эфирдің құрамында екендігі белгілі болды:

 

Этерификация реакциясының жылдамдығы қышқыл мен спирттің құрылысына байланысты. Екіншілік спирттерге қарағанда біріншілік спирттердің реакция жылдамдығы екі есе жоғары.

Реакция механизмі.

 Реакция нуклеофильді орын басу механизмі бойынша   жүреді. Бірінші сатысында карбон қышқылының  карбонильді тобының оттегі атомының протондалуы  жүреді , сонымен қатар  бұл резонансты стабильді карбкатион түзе жүреді.

 

Одан кейін спирттегі гидроксил тобынның оттегі атомы карбонильді орталыққа  алкилоксоний ионын түзе  нуклеофильді шабуылдауы жүреді. Бұл стадия шектеуші болып табылады. Одан кейін алкилоксоний ионында протонының гидроксилдердің біріне кететін O+H2  тобының түзуімен миграциясы болады.

 

Соңғы стадияда аралық өнім түзіліп, одан кейін су мен протон бөлініп  күрделі эфир түзіледі:

 

Этерификация процесін көбінесе катализатор қатысында жүргізеді, ол катализаторлар мысалы : күшті қышқылдар – күкірт қышқылы, толуолсульфон қышқылы тағы басқа қышқылдар.Этерификация реакциясы қайтымды реакция болып келеді, күрделі эфирлердің гидролизін біз сабындану деп те атаймыз. положение равновесия зависит от строения и концентраций спирта и карбоновой кислоты, то есть для реакционной смеси существует предел этерификации, при котором устанавливается равновесие, характеризующееся определенным соотношением концентраций исходных спирта и кислоты и продукта их реакции — сложного эфира. Так, например, при эквимолярном соотношении этанола и уксусной кислоты в исходной реакционной смеси равновесие устанавливается, когда ~2/3 спирта и кислоты прореагируют с образованием этилацетата.Күрделі эфирдің шығымын көбейту үшін  реагенттің біреуін артық мөлшерде алады (көбіне спиртті).

Гидролиздену реакциясы. Күрделі эфирлердің гидролизі этерификация реакциясына кері реакция, қышқыл немесе сілті қатысында жүреді. Күрделі эфир сумен әрекеттесіп айырылып, реакция нәтижесінде қышқыл және спирт түзіледі:

CH3COOC2H5 + H2O → CH3 - COOH + C2H5OH

Минералды қышқылдардың күрделі эфирлері

Бейорганикалық қышқылдар да (күкірт, азот және фосфор қышқылдары) спирттермен әрекеттесіп, күрделі эфирлер түзеді. Күкірт қышқылының маңызды эфирлері — метил және этил-сульфаттар. Бұларды алкилкүкірт қышқылдары деп те атайды.

Бұл эфирлер — қышқыл эфирлер. Спирттің артық мөлшеріне концентрлі күкірт қышқылымен әсер еткенде, орта эфирлері C2H5O-SO2—ОС2Н5 алынады. 
Азот қышқылы эфирлерінің ішінде маңыздысы — глицерин эфирлері. Фосфор қышқылының көптеген эфирлері физиологиялық белсенділік көрсетеді. Мысалы, диметилфосфаттың алу жолын қарастырайық:

Диметилфосфаттың туындыларын инсектицид ретінде қолданады, соның бірі — хлорофос:

Фосфор қышқылының эфирлеріне нуклеин қышқылдары жатады.

Эфирлердің жеке өкілдері және олардың қолданылуы

Диэтил эфирі С2Н5—О—С2Н5. Оңай қайнайтын (34,6°С) сұйық зат, суда ерімейді, судан жеңіл, өзіне тән иісі бар. Ауамен қопарылғыш қоспа түзеді. Еріткіш ретінде, жасанды жібек алуға, медицинада наркоз жасауға қолданылады. 
Этилацетат СН3СООС2Н5. Өзіне тән иісі бар түссіз сұйық зат, судан жеңіл, суда нашар ериді. Тамақ өнеркәсібінде, парфюмерияда және полимерлерге еріткіш ретінде қолданылады. 
Салицил қышқылының күрделі эфирлері аспирин (ацетилсалицил қышқылы) мен салол — дәрілік заттар.

Глицерин тринитраты CH2ONO2— CHONO2 — CH2ONO2. Өте қуатты қопарылғыш зат. Динамиттің құрамына кіреді. 1%-тік ерітіндісі медицинада қан тамырлары мен жүрек ауруларын емдеуде қолданылады. 
Цистилкүкірт қышқылын C16H33OSO2OH цистил спирті мен күкірт қышқылын әрекеттестіріп алады:

Цистилкүкірт қышқылының натрий тұзын C16H33OSO2ONa кір жуғыш ұнтақтарға қосады. Бұл — қосылыс беттік белсенді зат. 
Карбон қышқылдарының күрделі эфирлері, негізінен, жағымды иісі бар сұйық заттар болғандықтан, олар парфюмерия мен тамақ өнеркәсібінде қолданылады. Күрделі эфирлер карбоксил тобындағы сутек атомының орнын радикал басқан карбон қышқылдарының туындысы (R — COOR'). Гүлдердің, жеміс-жидектердің жағымды иістері олардың құрамында карбон қышқылдарының күрделі эфирлері болуына байланысты. Күрделі эфирлер өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Органикалық қышқылдардың күрделі эфирлері гидролизденеді.

Этилацетат, сірке қышқылының этил эфирі, CH3COOC2H5 – органикалық қосылыс, түссіз, ұнамды иісті ұшқыш сұйықтық, балқу t –82,4°С, қайнау t –77,1°С. Суда нашар ериді, этил спирті, эфир, хлороформ, т.б. көптеген органик. еріткіштермен кез келген мөлшерде араласады. Этизм концентрациялы күкірт қышқылы немесе басқа катализаторлар қатысында сірке қышқылы мен этил спиртін эфирлеу арқылы алынады: CH3COOH+HOCH2 CH3ÛCH3COOC2H5+H2O. Ол нитроцеллюлоза, целлулоид және алкид, винил, поливинил, ацетат шайырларын, т.б. еріту үшін еріткіш ретінде және тамақ өнеркәсібінде қолданылады. Этизм – есірткі зат, оның буы организмінің кілегей қабығын тітіркендіреді. Ауадағы мөлш. 0,2 мг/л-ден аспауы керек.

Лабораторияда этилацетатты этил спиртін хлорлы ацетилмен немесе сірке ангидридімен ацетилдеу арқылы алады.

 

Өндірісте этилацетаттың синтезіне мына әдістер жатады:

1. Этил спиртінің, сірке және күкірт қышқылдарымен қоспасын айдау арқылы.
2. Этил спиртін кетонмен обработка жасау арқылы
3. Тищенко реакциясы бойынша: 0-5°C та катализатор ретінде алюминий алкоголятын пайдаланып ацетальдегидтен

 

 

Физикалық қасиеттері:

 Түссіз, жағымды иісі  бар сұйықтық. Молярлы массасы  88,11 г/моль, балқу температурасы−83,6 °C, қайнау температурасы77,1 °C, тығыздығы 0,9001 г/см³, n204 1,3724. Суда ериді 12 % (масса бойынша), этанолда, диэтил эфирінде, бензолда, хлороформда сумен  қос азеотропты қосылыстар түзеді. (т. кип. 70,4 °C, содержание воды 8,2 % по массе), этанолом (71,8; 30,8), метанолом (62,25; 44,0), изопропанолом (75,3; 21,0), CCl4 (74,7; 57), циклогексаном (72,8; 54,0) и тройную азеотропную смесь Э.: вода:этанол (т. кип. 70,3 °C, содержание соотв. 83,2, 7,8 и 9 % по массе).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 Әл Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

 

 

 

 

 

        СӨЖ

 

 

 

Тақырыбы:

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Орындаған: Досымбетова А.К.

                                                       Тексерген: Халменова З.Б.

 

Алматы - 2014