17. Простые эфиры

17.1. Строение и номенклатура

Простыми эфирами называются соединения общей формулы или

Названия простых эфиров строятся из названия двух групп, связанных с кислородом, и слона эфир.

Если одна из групп не имеет простого названия, то соединение называют как алкоксипроизводное.

Простейший алкилариловый эфир называется анизолом

Если обе группы одинаковы, то эфир будет симметричным (например, диэтиловый, дифениловый эфиры), если группы различны, то эфир несимметричен (например, метил-трет-бутиловый эфир, анизол).

17.2. Физические свойства

Угол между связями не равен 180° (3,141 рад), и, следовательно, дипольные моменты двух -связей не компенсируют друг друга; вследствие этого простые эфиры имеют небольшой суммарный дипольный

момент (например, 1,18 Д для диэтилового эфира)

Наличие небольшого дипольного момента существенно не влияет на температуры кипения простых эфиров, которые близки к температурам кипения алканов с таким же молекулярным весом и значительно ниже температур кипения изомерных спиртов (табл. 17.1). Сравните, например, температуры кипения -гептана (98 °С), метил-н-пентилового эфира (100 °С) и н-гексилового спирта (157 °С). Молекулы спирта ассоциированы за счет образования водородных связей, которых нет в простых эфирах, поскольку в них водород связан только с углеродом (разд. 15.5).

Таблица 17.1 (см. скан) Физические свойства простых эфиров

С другой стороны, растворимость простых эфиров и спиртов в воде примерно одинакова; например, и диэтиловый эфир, и н-бутиловый спирт растворяются в воде в количестве примерно 8 г на 100 г воды. Растворимость низших спиртов в воде объясняют образованием водородных связей между молекулами воды и молекулами спирта; растворимость простых эфиров в воде можно объяснить аналогично:

17.3. Промышленные источники. Дегидратация спиртов

Некоторые симметричные простые эфиры с небольшими алкильными группами, используемые в качестве растворителей, получают в промышленном масштабе. Наиболее важным из них является диэтиловый эфир, применяемый как средство для наркоза, в качестве растворителя для экстракции и получения реактивов Гриньяра, а также диизопропиловый и ди-н-бутиловый эфиры.

Эти эфиры получают взаимодействием соответствующих спиртов с серной кислотой. Поскольку молекула воды отщепляется от двух молекул спирта, то реакцию можно рассматривать как реакцию дегидратации.

Образование эфиров, а не алкенов при дегидратации достигается выбором соответствующих условий реакции. Например, этилен получают нагреванием этилового спирта с концентрированной серной кислотой при 180 °С; диэтиловый эфир образуется при нагревании смеси этилового спирта и концентрированной серной кислоты при 140 °С, причем добавляют все время спирт, чтобы он был в избытке.

Образование простого эфира при дегидратации служит примером реакции нуклеофильного замещения, в которой протонированный спирт выступает в качестве субстрата, а вторая молекула спирта — в роли нуклеофила. Реакция может протекать по механизму или в зависимости от того, потеряет ли протонированный спирт молекулу воды раньше или одновременно с атакой второй молекулой спирта. Вторичные и третичные спирты, вероятно, реагируют по -механизму

Однако из н-бутилового спирта получается ди-н-бутиловый эфир, т. е. реакция. протекает без перегруппировки и, следовательно, преимущественно без образования промежуточных карбониевых ионов; очевидно, первичные спирты, для которых вероятность образования карбониевых ионов наименьшая, а склонность к атаке с тыла наибольшая, реагируют по -механизму.

(см. скан)

Реакция дегидратации обычно ограничена получением симметричных эфиров, поскольку при использовании двух различных спиртов обычно образуется смесь трех эфиров.

(см. скан)

Некоторые алкилариловые эфиры встречаются в природе (разд. 25.4). Другие получают по реакции Вильямсона (разд. 17.7).