Производные карбоновых кислот. Сложные эфиры и амиды. Номенклатура, изомерия, строение и способы получения, химические свойства. Применение. Отдельные представители

Сложные эфиры - соединения с общей формулой R–COOR', где R и R' - углеводородные радикалы.

Нахождение в природе. Сложные эфиры широко представлены в природе, но обычно в небольших количествах. Они участвую в разнообразных процессах, протекающих в живом организме, являются ароматобразующими компонентами ряда растений. Эфиры низших карбоновых кислот и низших одноатомных спиртов имеют приятный запах цветов, ягод и фруктов. В значительных количествах в природе представлены воски, эфиры эфирных масел.

Основа природных восков - эфиры высших одноосновных кислот и высших одноатомных спиртов. Например, пчелиный воск содержит сложный эфир пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта (мирицилпальмитат)

CH₃(CH₂)₁₄–CO–OCH₂(CH₂)₂₉CH₃.

Номенклатура.

По рациональной номенклатуре наименование эфира строится из двух частей: названия кислоты и спиртового радикала. По ИЮПАК для наименования сложных эфиров к названию кислоты прибавляю название спиртового радикала, изменяя при этом в названии кислоты суффикс «овая» на «оат».

Изомерия сложных эфиров определяется изомерией кислотных и спиртовых остатков.

Например: этиловый эфир муравьиной кислоты – этилметаноат, метиловый эфир уксусной кислоты – метилэтаноат.

Получение сложных эфиров:

1) Этерификация. Катализаторами являются минеральные кислоты.

Данная реакция обратима, протекает в присутствии катализатора.

2) Взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот со спиртами

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

3) Взаимодействие солей кислот с алкилгалогенидами

RCOOMe + R'Hal = RCOOR' + MeHal

4) Присоединение спиртов к алкенам в условиях кислотного катализа

RCOOH + R'CH=CHR'' = RCOOCHR'CH₂R''

5) Алкоголиз нитрилов в присутствии кислот

RCN + H⁺ RC⁺=NH

RC⁺=NH + R’OH RC(OR')=N⁺H₂

RC(OR')=N⁺H₂ + H₂O RCOOR' + ⁺NH₄

Химические свойства:

1) Гидролиз

2) Аммонолиз и аминолиз

3) Р-ции эфиров сложных с реактивами Гриньяра

4) Сложноэфирная конденсация

5) Разложение

6) Пиролиз

7) Восстановление:

Применение.

Эфиры сложные - растворители, пластификаторы, экстрагенты, лекарственные средства, сырье для синтеза полимеров (напр., метилметакрилат) и фармацевтических препаратов (напр., производных салициловой кислоты). Эфиры сложные серной кислоты используют как алкилирующие агенты; сложные эфиры фосфорной кислоты - инсектициды, флотореагенты, присадки к маслам; низшие эфиры карбоновых кислот применяют в парфюмерии и пищевой промышленности.

Метилформиат( НСООСН3) – растворитель жиров, мин. И раст. Масел, целлюлозы, жирных кислот, ацилирующий агент, используется в производстве некоторых уретанов, формамида.

Этилформиат ( НСООС2Н5) растворитель нитрата и ацетата целлюлозы, ацилирующий агент, отдушка для мыла, добавка к некоторым сортам рома, применяется в производстве витаминов В1, А, Е.

Метилацетат( СН3СООСН3) и этилацетат(СН3СООС2Н5) применяются как растворители.

Амиды:

Функциональные производные карбоновых кислот общей формулой

Амиды – кристаллические вещества с четкими температурами плавления, поэтому их можно использовать для идентификации карбоновых кислот. В редких случаях амиды – жидкости ( амиды муравьиной кислоты – формамид или диметилформамид- ДМФА)

По номенклатуре ИЮПАК названия амидов строятся из названия соответствующей кислоты заменой окончания –овая кислота на –амид. Амиды называют по названию алкана, соответствующего числу атомов углерода в самой длинной цепи, содержащей амидогруппу, с перечислением заместителей и добавлением окончания –амид.

Изомерия угродной цепи.

Способы получения:

1) Ацилирование NH₃ и аминов галогенангидридами:

2) Ацилирование NH₃ и аминов ангидридами:

Парацетамол

Химические свойства:

1) Реакция ацилирования:

Реакционная способность амидов очень низкая, т.к. NH2 группа – плохоуходящая группа.

Амиды гидролизуются намного труднее, чем другие производные карбоновых кислот. Гидролиз амидов проводится в жестких условиях.

Кислотный гидролиз необратим, приводит к образованию карбоновой кислоты и аммониевой соли:

Щелочной гидролиз необратим, приводит к образованию карбоновой кислоты и аммиака или амина:

2) расщепление амидов азотистой кислотой

При взаимодействии с HNO2 амиды превращаются в соответствующие карбоновые кислоты с выходом до 90 %

3) Дегидратация

Незамещенные амиды под действием Р₂О₅ превращаются в нитрилы:

4) Восстановление

Амиды восстанавливаются значительно труднее, чем альдегиды, кетоны и нитросоединения. Амиды могут быт восстановлены в амины при действии алюмогидрида лития

5) Галогенирование:

Атом Н в аминогруппе первичных и вторичных амидов замещается при действии галогена в щелочном растворе:

В избытке щелочи – расщепление по Гофману:

Применение. Отдельные представители.

Ацетамид (СН3СОNH2) – пластификатор и увлажняющий агент в производстве кожи, бумаги, пленок, лакокрасочных материалов, сырье для синтеза лекарственных средств и т.д.

Формамид (HCONH2) сырьё для производства синильной и муравьиной кислоты, при синтезе пурина из мочевины.