stringtranslate.com

Диэтиловый эфир

Диэтиловый эфир , или просто эфир , представляет собой органическое соединение класса эфиров с формулой C 4 H 10 O , (CH 3 CH 2 ) 2 O или (C 2 H 5 ) 2 O , иногда сокращенно Et 2 O. [а] Это бесцветная, очень летучая , сладко пахнущая («эфирный запах»), чрезвычайно легковоспламеняющаяся жидкость . Его обычно используют в качестве растворителя в лабораториях и в качестве пусковой жидкости для некоторых двигателей. Раньше его использовали в качестве общего анестетика , пока не были разработаны негорючие препараты, такие как галотан . Его использовали в качестве рекреационного наркотика , вызывающего интоксикацию .

Производство

Большая часть диэтилового эфира производится как побочный продукт паровой гидратации этилена с получением этанола . В этом процессе используются катализаторы на основе фосфорной кислоты на твердом носителе , и при необходимости его можно отрегулировать для получения большего количества эфира. [8] Парофазная дегидратация этанола на некоторых катализаторах на основе оксида алюминия может дать выходы диэтилового эфира до 95%. [9]

Диэтиловый эфир можно получать как в лабораториях, так и в промышленных масштабах путем синтеза кислого эфира. [10] Этанол смешивается с сильной кислотой, обычно серной кислотой , H 2 SO 4 . Кислота диссоциирует в водной среде с образованием ионов гидроксония [H 3 O] + . Ион гидроксония протонирует электроотрицательный атом кислорода этанола , придавая молекуле этанола положительный заряд :

CH 3 CH 2 OH + [H 3 O] + → [CH 3 CH 2 OH 2 ] + + H 2 O

Нуклеофильный атом кислорода непротонированного этанола вытесняет молекулу воды из протонированной ( электрофильной ) молекулы этанола, преобразуя ион гидроксония и образуя диэтиловый эфир.

[CH 3 CH 2 OH 2 ] + + CH 3 CH 2 OH → [H 3 O] + + CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3

Эту реакцию необходимо проводить при температуре ниже 150 °C, чтобы гарантировать, что продукт элиминирования ( этилен ) не является продуктом реакции. При более высоких температурах этанол дегидратируется с образованием этилена. Реакция образования диэтилового эфира обратима, поэтому в конечном итоге достигается равновесие между реагентами и продуктами. Чтобы получить хороший выход эфира, необходимо отогнать эфир из реакционной смеси, чтобы уменьшить скорость обратной реакции, используя принцип Ле Шателье . [ нужна цитата ]

Другая реакция, которую можно использовать для получения простых эфиров, - это синтез эфира Вильямсона , в котором алкоксид (полученный растворением щелочного металла в используемом спирте) осуществляет нуклеофильное замещение алкилгалогенида . [ нужна цитата ]

Использование

Он особенно важен в качестве растворителя при производстве целлюлозных пластиков, таких как ацетат целлюлозы . [8]

Топливо

Диэтиловый эфир имеет высокое цетановое число 85–96 и в сочетании с нефтяными дистиллятами для бензиновых и дизельных двигателей [11] применяется в качестве пусковой жидкости из-за высокой летучести и низкой температуры вспышки . Эфирная пусковая жидкость продается и используется в странах с холодным климатом, так как может помочь при холодном запуске двигателя при минусовой температуре. По той же причине он также используется в качестве компонента топливной смеси карбюраторных двигателей моделей с воспламенением от сжатия . В этом отношении диэтиловый эфир очень похож на одного из своих предшественников — этанола . [ нужна цитата ]

Химия

Диэтиловый эфир представляет собой твердое основание Льюиса, которое реагирует с различными кислотами Льюиса, такими как йод , фенол и триметилалюминий , а параметры его основания в модели ECW составляют EB = 1,80 и CB = 1,63. Диэтиловый эфир — распространенный лабораторный апротонный растворитель . Он имеет ограниченную растворимость в воде (6,05 г/(100 мл) при 25 °C [2] ) и растворяет 1,5 г/(100 г) (1,0 г/(100 мл)) воды при 25 °C. [12] Это, в сочетании с его высокой летучестью, делает его идеальным для использования в качестве неполярного растворителя при жидкостно-жидкостной экстракции . При использовании с водным раствором слой диэтилового эфира находится сверху, поскольку он имеет меньшую плотность , чем вода. Это также обычный растворитель для реакции Гриньяра в дополнение к другим реакциям с участием металлоорганических реагентов. Из-за его применения при производстве незаконных веществ он внесен в Таблицу прекурсоров II согласно Конвенции Организации Объединенных Наций против незаконного оборота наркотических средств и психотропных веществ, а также таких веществ, как ацетон , толуол и серная кислота . [13]

Анестезия

Первое использование эфира в стоматологической хирургии Эрнестом Бордом .
Панель из памятника Эфиру в Бостоне, посвященная демонстрации Мортоном использования эфирного анестетика.

Уильям Т.Г. Мортон участвовал в публичной демонстрации эфирной анестезии 16 октября 1846 года в Эфирном куполе в Бостоне, штат Массачусетс . Мортон назвал свой эфирный препарат с ароматическими маслами, чтобы скрыть его запах, « Летеон » в честь реки Леты (Λήθη, что означает «забывчивость, забвение»). [14] Однако теперь известно, что Кроуфорд Уильямсон Лонг в частном порядке продемонстрировал его использование в качестве общего анестетика в хирургии официальным лицам в Джорджии еще 30 марта 1842 года, а Лонг публично продемонстрировал использование эфира в качестве хирургического анестетика шесть раз до этого. Бостонская демонстрация. [15] [16] [17] Британские врачи знали об анестезирующих свойствах эфира еще в 1840 году, когда его широко прописывали в сочетании с опиумом. [18] Диэтиловый эфир в значительной степени вытеснил использование хлороформа в качестве общего анестетика из-за более благоприятного терапевтического индекса эфира , то есть большей разницы между эффективной дозой и потенциально токсичной дозой. [19]

Диэтиловый эфир не угнетает миокард , а скорее стимулирует симпатическую нервную систему, что приводит к гипертензии и тахикардии. Его безопасно использовать у пациентов с шоком, поскольку он сохраняет барорецепторный рефлекс . [20] Его минимальное влияние на угнетение миокарда и дыхательную активность, а также его низкая стоимость и высокий терапевтический индекс позволяют его продолжать использовать в развивающихся странах. [21] Диэтиловый эфир также можно смешивать с другими анестетиками, такими как хлороформ для получения смеси CE или хлороформ и спирт для получения смеси ACE . В 21 веке эфир используется редко. Использование горючего эфира было заменено негорючими фторсодержащими углеводородными анестетиками. Галотан был первым разработанным таким анестетиком, а другие используемые в настоящее время ингаляционные анестетики, такие как изофлюран , десфлюран и севофлуран , представляют собой галогенированные эфиры. [22] Было обнаружено, что диэтиловый эфир имеет нежелательные побочные эффекты, такие как постнаркозная тошнота и рвота. Современные анестетики уменьшают эти побочные эффекты. [15]

Иллюстрация, изображающая действие эфира, 1840-1870-е гг.

До 2005 года он входил в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения для использования в качестве анестетика. [23] [24]

Лекарство

Эфир когда-то использовался в фармацевтических препаратах. Смесь спирта и эфира, одна часть диэтилового эфира и три части этанола, была известна как «Дух эфира» , « Анодин Гофмана » или «Капли Гофмана». В Соединенных Штатах эта смесь была исключена из Фармакопеи в какой-то момент до июня 1917 года [25], поскольку исследование, опубликованное Уильямом Проктером-младшим в « Американском фармацевтическом журнале» еще в 1852 году, показало, что существуют различия в формулировке препарата. можно найти у коммерческих производителей, в международной фармакопее и по оригинальному рецепту Хоффмана. [26] Его также используют для лечения икоты путем закапывания в полость носа. [27]

Отдых

Обезболивающее и опьяняющее действие эфира сделали его рекреационным наркотиком. Диэтиловый эфир в анестезирующей дозировке представляет собой ингаляционное средство, которое уже давно используется в рекреационных целях. Одним из недостатков является высокая воспламеняемость, особенно в сочетании с кислородом. Одним из преимуществ является четко определенный диапазон между терапевтическими и токсическими дозами, что означает, что человек потеряет сознание до того, как будет достигнут опасный уровень растворенного эфира в крови. Обладая сильным, густым запахом, эфир вызывает раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и вызывает дискомфорт при дыхании, а при передозировке вызывает слюнотечение, рвоту, кашель или спазмы. В концентрациях 3–5% в воздухе обезболивающий эффект может быть достигнут медленно, за 15–20 мин при дыхании примерно 15–20 мл эфира в зависимости от массы тела и физического состояния. Эфир вызывает очень длительную стадию возбуждения перед затемнением. [ нужна цитата ]

Рекреационное использование эфира также имело место на организованных вечеринках в 19 веке, называемых эфирными развлечениями , где гостям предлагалось вдыхать терапевтическое количество диэтилового эфира или закиси азота , вызывая состояние возбуждения. Лонг, а также его коллеги-дантисты Хорас Уэллс , Уильям Эдвард Кларк и Уильям Т.Г. Мортон заметили, что во время этих собраний люди часто получали легкие травмы, но, похоже, не проявляли никакой реакции на травму или воспоминаний о том, что это произошло, демонстрируя анестезирующее действие эфира. . [28]

В 19 и начале 20 веков употребление эфира было популярно среди польских крестьян. [29] Это традиционный и до сих пор относительно популярный рекреационный наркотик среди лемков . [30] Его обычно употребляют в небольшом количестве ( «кропка» , или «точка»), запивая молоком , сахарной водой или апельсиновым соком в рюмке . Известно, что как наркотик он вызывает психологическую зависимость , иногда называемую эфироманией . [31] [ нужна медицинская ссылка ]

Метаболизм

Предполагается, что фермент цитохрома P450 метаболизирует диэтиловый эфир. [32]

Диэтиловый эфир ингибирует алкогольдегидрогеназу и тем самым замедляет метаболизм этанола . [33] Он также ингибирует метаболизм других лекарств, требующих окислительного метаболизма . Например, диазепам требует окисления в печени, тогда как его окисленный метаболит оксазепам этого не делает. [34]

Безопасность и стабильность

Диэтиловый эфир чрезвычайно огнеопасен и может образовывать взрывоопасные смеси паров и воздуха. [35]

Поскольку эфир тяжелее воздуха, он может собираться низко над землей, а пары могут перемещаться на значительные расстояния к источникам возгорания. Эфир воспламеняется при воздействии открытого огня, однако из-за его высокой воспламеняемости для воспламенения не требуется открытое пламя. Другие возможные источники воспламенения включают, помимо прочего, горячие плиты, паровые трубы, нагреватели и электрические дуги, создаваемые выключателями или розетками. [35] Пар также может воспламениться из-за статического электричества, которое может накапливаться, когда эфир переливается из одного сосуда в другой. Температура самовоспламенения диэтилового эфира составляет 160 ° C (320 ° F). Диффузия диэтилового эфира в воздухе составляет 9,18×10 -6 м 2 /с (298 К, ​​101,325 кПа). [ нужна цитата ]

Эфир чувствителен к свету и воздуху и имеет тенденцию образовывать взрывоопасные перекиси . [35] Пероксиды эфира имеют более высокую температуру кипения, чем эфир, и в сухом состоянии являются контактными взрывчатыми веществами. [35] Коммерческий диэтиловый эфир обычно поставляется со следовыми количествами антиоксиданта бутилированного гидрокситолуола (ВНТ), который снижает образование пероксидов. При хранении над гидроксидом натрия осаждаются промежуточные гидроперекиси эфира. Воду и перекиси можно удалить либо перегонкой натрия и бензофенона , либо пропусканием через колонну с активированным оксидом алюминия . [36]

История

Соединение, возможно, было синтезировано либо Джабиром ибн Хайяном в 8 веке [37] , либо Рамоном Луллием в 1275 году . [37] [38] Оно было синтезировано в 1540 году Валериусом Кордусом , который называл его «сладким купоросным маслом» ( олеум dulce vitrioli ) — название отражает тот факт, что его получают путем перегонки смеси этанола и серной кислоты (тогда известной как купоросное масло) — и отмечают некоторые его лечебные свойства . [37] Примерно в то же время Парацельс обнаружил обезболивающие свойства этой молекулы у собак. [37] Название « эфир» было дано веществу в 1729 году Августом Зигмундом Фробениусом . [39]

Считалось, что это соединение серы, пока эта идея не была опровергнута примерно в 1800 году. [40]

Смотрите также

Заметки с пояснениями

  1. ^ Et означает одновалентную этильную группу CH 3 CH 2 , которую часто записывают как C 2 H 5 (см. символ псевдоэлемента ).

Рекомендации

  1. ^ abcdef Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0277». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ ab Merck Index , 10-е издание, Марта Виндхольц, редактор, Merck & Co., Inc, Рэуэй, Нью-Джерси, 1983, стр. 551.
  3. ^ "Диэтиловый эфир_msds".
  4. ^ «Диэтиловый эфир». Химический Паук . Проверено 19 января 2017 г.
  5. ^ Карл Л. Явс, Справочник по химическим свойствам , McGraw-Hill, Нью-Йорк, 1999, стр. 567.
  6. ^ ab «Этиловый эфир». Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  7. ^ ab "Этиловый эфир MSDS". Джей Ти Бейкер. Архивировано из оригинала 28 марта 2012 г. Проверено 24 июня 2010 г.
  8. ^ ab «Эфиры Лоуренса Караса и У. Дж. Пиля». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Джон Вили и сыновья, Inc., 2004 г.
  9. ^ Этиловый эфир, Chem. Справочник по экономике . Менло-Парк, Калифорния: SRI International. 1991.
  10. ^ Коэн, Юлиус Беренд (1920). Учебник по органической химии, том 1. Лондон: Macmillan and Co. p. 39. Строение диэтилового эфира этилового спирта Коэн-Юлиуса.
  11. ^ «Стартовая жидкость повышенной прочности: как она работает» . Вальвовина. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г. Проверено 5 сентября 2007 г.
  12. ^ Х. Х. Роули; Вм. Р. Рид (1951). «Растворимость воды в диэтиловом эфире при 25°». Варенье. хим. Соц . 73 (6): 2960. doi :10.1021/ja01150a531.
  13. ^ Microsoft Word - RedListE2007.doc. Архивировано 27 февраля 2008 г. на Wayback Machine.
  14. ^ Кавендиш, Маршалл (2008). Изобретатели и изобретения, Том 4. с. 1129. ИСБН 9780761477679.
  15. ^ Аб Хилл, Джон В. и Колб, Дорис К. Химия для меняющихся времен: 10-е издание . п. 257. Пирсон: Прентис Холл. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси. 2004.
  16. ↑ Мэдден, М. Лесли (14 мая 2004 г.). «Кроуфорд Лонг (1815–1878)». Энциклопедия Новой Джорджии . Издательство Университета Джорджии . Проверено 13 февраля 2015 г.
  17. ^ "Кроуфорд В. Лонг". День врачей . Южная медицинская ассоциация. Архивировано из оригинала 13 февраля 2015 года . Проверено 13 февраля 2015 г.
  18. ^ Граттан, Н. «Лечение маточного кровотечения». Провинциальный медико-хирургический журнал . Том. 1, № 6 (7 ноября 1840 г.), с. 107.
  19. ^ Кальдероне, ФА (1935). «Исследования дозировки эфира после преданестезирующего лечения наркотиками (барбитураты, сульфат магния и морфин)» (PDF) . Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 55 (1): 24–39.
  20. ^ «Эффекты эфира». 31 октября 2010 г.
  21. ^ «Эфир и его эффекты в анестезии». Общая анестезия . 31 октября 2010 г.
  22. ^ Морган, Г. Эдвард-младший и др. (2002). Клиническая анестезиология 3-е изд. Нью-Йорк: Мак Гроу-Хилл. п. 3.
  23. ^ «Модельный список ВОЗ основных лекарственных средств (пересмотренный в апреле 2003 г.)» (PDF) . apps.who.int (13-е изд.). Женева, Швейцария: Всемирная организация здравоохранения. Апрель 2003 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
  24. ^ «Модельный список ВОЗ основных лекарственных средств (пересмотренный в марте 2005 г.)» (PDF) . apps.who.int (14-е изд.). Женева, Швейцария: Всемирная организация здравоохранения. Март 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 5 августа 2005 г. Проверено 6 сентября 2017 г.
  25. ^ Национальный фармацевт, том 47, июнь 1917 г., стр.220.
  26. ^ Проктер, Уильям младший (1852). «Об болеутоляющем ликере Хоффмана». Американский фармацевтический журнал . 28 .
  27. ^ ncbi, Лечение икоты закапыванием эфира в полость носа.
  28. ^ «Как эфир прошел путь от развлекательного« шаловливого »наркотика до первого хирургического анестетика» . Смитсоновский журнал . Проверено 11 октября 2020 г.
  29. ^ Зандберг, Адриан (2010). «Краткая статья «Деревни… Вонь паров эфира»: употребление эфира в Силезии до 1939 года». История болезни . 54 (3): 387–396. дои : 10.1017/s002572730000466x. ПМК 2890321 . ПМИД  20592886. 
  30. ^ Кашицкий, Нестор (30 августа 2006 г.). «Лемковская ватра в Żdyni 2006 – pilnowanie ognia pamięci». Histmag.org - история подшевки (на польском языке). Краков, Польша: i-Press . Проверено 25 ноября 2009 г. Когда вы уже начали лечиться от наркотиков, вы можете столкнуться с галлюциногенными явлениями, и даже несколько кропелей вдыхают вдыхание сильного вреда для пациентов. Jednak eter, jak każda ciecz, может быть теоретическим бытом. Используйте теоретическую практику. Мимо то, название скроплонего этеру – «кропки» – ich «napojem narodowym» было przesadą. Chociaż stanowi to pewną część mitu "bycia Łemkiem".
  31. ^ Кренц, Соня; Циммерманн, Грегуар; Колли, Стефан; Зуллино, Даниэле Фабио (август 2003 г.). «Эфир: забытая зависимость». Зависимость . 98 (8): 1167–1168. дои : 10.1046/j.1360-0443.2003.00439.x. ПМИД  12873252.
  32. ^ 109. Мутантный штамм 241 Aspergillus flavus, заблокированный в биосинтезе афлатоксина, не накапливает транскрипт aflR. Архивировано 17 сентября 2017 г. в Wayback Machine. Мэтью П. Браун и Гэри А. Пейн, Университет штата Северная Каролина , Роли, Северная Каролина, 27695 fgsc.net.
  33. ^ PT Норманн; А. Рипель; Дж. Морланд (1987). «Диэтиловый эфир ингибирует метаболизм этанола in vivo путем взаимодействия с алкогольдегидрогеназой». Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования . 11 (2): 163–166. doi :10.1111/j.1530-0277.1987.tb01282.x. ПМИД  3296835.
  34. ^ Ларри К. Кифер; Уильям А. Гарланд; Нил Ф. Олдфилд; Джеймс Э. Свагдис; Брюс А. Мико (1985). «Ингибирование метаболизма N-нитрозодиметиламина у крыс эфирной анестезией» (PDF) . Исследования рака . 45 (11, ч. 1): 5457–60. ПМИД  4053020.
  35. ^ abcd «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 ноября 2014 г. Проверено 15 февраля 2014 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  36. ^ WLF Армарего; CLL Чай (2003). Очистка лабораторных химикатов . Бостон: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-7571-0.
  37. ^ abcd Тоски, Джудит А; Бэкон, Дуглас Р.; Калверли, Род К. (2001). История анестезиологии (4-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 3. ISBN 978-0-7817-2268-1. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )
  38. ^ Хадеменос, Джордж Дж.; Мерфри, Шон; Залер, Кэти; Уорнер, Дженнифер М. (12 ноября 2008 г.). PCAT компании McGraw-Hill. МакГроу-Хилл. п. 39. ИСБН 978-0-07-160045-3. Проверено 25 мая 2011 г.
  39. ^ "VIII. Отчет о Spiritus Vini æthereus, а также о нескольких экспериментах, проведенных с ним". Философские труды Лондонского королевского общества . 36 (413): 283–289. 1730. дои : 10.1098/rstl.1729.0045. S2CID  186207852.
  40. ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Эфир»  . Британская энциклопедия . Том. 9 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 806.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме диэтилового эфира .