Простые эфиры

Простыми эфирами называют органические вещества, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов, соединенных атомом кислорода: R–O–R', где R и R' – различные или одинаковые радикалы.

Простые эфиры рассматриваются как производные спиртов. Названия этих соединений состоят из названий радикалов и слова эфир (название класса). Для симметричных эфиров ROR используется приставка ди перед названием радикала, а в названиях несимметричных эфиров ROR' радикалы указываются в алфавитном порядке. Например, CH₃OCH₃ – диметиловый эфир; C₂H₅OCH₃ – метилэтиловый эфир.

Симметричные простые эфиры R–O–R получают при межмолекулярной дегидратации спиртов.

При этом в одной молекуле спирта разрывается связь О–Н, а в другой – связь С–О. Реакцию можно рассматривать как нуклеофильное замещение группы HО^– (в одной молекуле спирта) на группу RO^– (от другой молекулы).

Эфиры несимметричного строения R–O–R' образуются при взаимодействии алкоголята и галогенуглеводорода (синтез Вильямсона). Например, метилэтиловый эфир можно получить из этилата натрия и хлорметана:

C₂H₅O^– Na⁺ + CH₃Cl

C₂H₅OCH₃ + NaCl

В этой реакции происходит нуклеофильное замещение галогена (Cl^–) на алкоксигруппу (C₂H₅O^–).

Простые эфиры получают также присоединением спиртов и фенолов к ненасыщенным углеводородам.

Присоединение к алкенам:

Реакция идет по правилу Марковникова (электрофильный механизм). Роль катализатора BF₃ – образование электрофила H⁺ в составе комплекса H⁺[CH₃OBF₃]^–, получаемого при взаимодействии спирта и трифторида бора. Присоединение фенолов к алкенам происходит в более жестких условиях и сопровождается побочными реакциями (алкилирование ароматического кольца).

Присоединение к алкинам с образованием виниловых эфиров (реакция винилирования):

Механизм реакции – нуклеофильное присоединение по тройной связи. Нуклеофил – феноксид-анион ArO^– (или алкоксид-анион RO^–), образующийся из фенола (или спирта) под действием щелочи.

Простые эфиры имеют более низкие температуры кипения и плавления, чем изомерные им спирты. Эфиры практически не смешиваются с водой. Это объясняется тем, что простые эфиры не образуют водородных связей, так как в их молекулах отсутствуют полярные связи О–Н.

Простые эфиры – малоактивные соединения, они значительно менее реакционноспособны, чем спирты. Хорошо растворяют многие органические вещества и поэтому часто используются как растворители. Наиболее характерные реакции простых эфиров:

разложение под действием концентрированных иодоводородной или бромоводородной кислот
R–O–R' + HI ROH + R'I
образование нестойких солей оксония (подобных солям аммония) в результате взаимодействия с сильными кислотами R₂O + HCl [R₂OH]⁺Cl^-

К важнейшим простым эфирам относятся также гетероциклические кислородсодержащие соединения:

диоксан
Диоксан (т. кип. 101 °С) – хороший растворитель, смешивается как с водой, так и с углеводородами. За эти качества его назвали "органической водой". Достаточно токсичен. Значительно более опасны галогенсодержащие дибензопроизводные диоксана. Например, печально известный диоксин (2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин).

эпоксиды — соединения, содержащие эпоксидную группу, отличающиеся от других простых эфиров высокой реакционной способностью вследствие напряжённости трёхчленного цикла и играющие важную роль в органическом синтезе и производстве эпоксидных смол.
Для получения эпоксидов используются:
Каталитическое окисление этилена

Окисление алкенов пероксикислотами в инертных растворителях (реакция Прилежаева)
Этот процесс идёт как внутримолекулярный синтез Вильямсона, где гидроксид-ион играет роль нуклеофильного агента, а галоген — уходящей группы

Диоксин (2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин)

Это вещество даже в очень низких концентрациях резко снижает иммунитет человека к вирусным инфекциям и влияет на генетический аппарат. Аналогичную опасность представляют и другие полихлорированные дибензо-п-диоксины, называемые просто "диоксинами".
Подробнее >>