Диэтил эфирі: қасиеттері мен қолданылуы

Кіріспе

Диэтил эфирін зертханаларда да, өнеркәсіптік масштабта да қышқыл эфир синтезі арқылы дайындауға болады. Этанол әдетте күкірт қышқылы, |H2SO4 қышқылымен араластырылады. Қышқыл сулы ортада гидроний иондарын, |[H3O]+ шығарады. Гидроний ионы этанолдың электронегативті оттегі атомын протондықтандырады, бұл этанол молекуласына оң заряд береді:

|CH3CH2OH + [H3O]+ → [CH3CH2OH2]+ + H2O

Протонталмаған этанолдың нуклеофильді оттегі атомы протонды (электрофильді) этанол молекуласынан су молекуласын ығыстырып, гидроний ионын қайта құрады және диэтил эфирін түзеді. |[CH3CH2OH2]+ + CH3CH2OH → [H3O]+ + CH3CH2OCH2CH3

Бұл реакция 150 °C-тан төмен температурада жүргізілуі керек, себебі реакция өнімі (этилен) реакцияның қосымша өнімдері болмауы үшін. Жоғары температурада этанол сусызданып, этиленге айналады. Диэтил эфирін жасау реакциясы қайтымды, сондықтан реакциядағы заттар мен өнімдер арасында тепе-теңдік орнатылады. Эфирдің жақсы өнімділігін алу үшін Ле Шателье принципін пайдаланып, кері реакция жылдамдығын азайту үшін эфирді реакциялық қоспадан дистилляциялау қажет. Эфирлерді дайындау үшін қолданылатын тағы бір реакция – Уильямсон эфир синтезі, онда алкоксид (қолданылатын спиртте сілтілі металл еріту арқылы алынады) алкил галоидқа нуклеофильді алмастыру жүргізеді.

Қолданылуы

Ол әсіресе целлюлоза ацетаты сияқты целлюлозалық пластмассаларды өндіруде еріткіш ретінде ерекше маңызды.

Отын

Диэтил эфирі 85–96 жоғары сетан санына ие және бензин мен дизель қозғалтқыштары үшін мұнай дистилляттарымен бірге, жоғары ұшпалылығы мен төмен тұтану температурасының арқасында іске қосу сұйықтығы ретінде қолданылады. Эфирлі іске қосу сұйықтығы суық климатты елдерде сатылады және қолданылады, себебі ол қозғалтқышты нөлден төмен температурада суық күйде іске қосуға көмектеседі. Осы себепті ол карбюраторлық компрессиялық тұтану модельдік қозғалтқыштар үшін отын қоспасының құрамына да қосылады. Осылайша диэтил эфирі оның алғы тамырларының бірі – этанолға өте ұқсас.

Химия

Диэтил эфирі – күшті Льюис негізі, ол йод, фенол және триметилалюминий сияқты түрлі Льюис қышқылдарымен әрекеттеседі, ал оның ECW моделіндегі негіздік параметрлері EB = 1.80 және CB = 1.63 құрайды. Диэтил эфирі – зертханада қолданылатын апротонды еріткіш. 25 °C температурада суда ерігіштігі шектеулі (6,05 г/100 мл). Бұл, оның жоғары ұшқырлығымен қатар, сұйық-сұйық экстракциясында полярлы емес еріткіш ретінде пайдалануға ыңғайлы жасайды. Сулы ерітіндімен қолданғанда, диэтил эфирі қабаты судан төмен тығыздыққа ие болғандықтан үстінде орналасады. Ол сондай-ақ, металлорганикалық реагенттерді қолданатын басқа реакциялармен қатар, Гринард реакциясы үшін де кеңінен қолданылатын еріткіш болып табылады. Заңсыз заттар өндірісінде қолданылуына байланысты, ол БҰҰ-ның Есірткі және психотроптық заттардың заңсыз айналымына қарсы конвенциясының II тізіміндегі прекурсор ретінде, сондай-ақ ацетон, толуол және күкірт қышқылы сияқты заттармен бірге тізімделген.

Анестезия

Уильям Т. Г. Мортон 1846 жылғы 16 қазанда Бостон қаласындағы «Эфир кубогында» эфирлік анестезияны алғаш рет көрсетуге қатысты. Мортон өзінің эфирлік дайындамасын, иісін жасыру үшін хош иісті майлар қосып, Лете өзенінің атымен – «Летеон» деп атады (Λήθη, «ұмыту, естен шығару» деген мағынаны білдіреді). Алайда, Кроуфорд Уильямсон Лонгтың оны жалпы анестетик ретінде жеке түрде Грузия штатының шенеунік алдында 1842 жылғы 30 наурызда көрсеткені белгілі. Лонг Бостон көрсетіліміне дейін эфирді хирургиялық анестетик ретінде алты рет ашық түрде пайдаланды. Британдық дәрігерлер эфирдің анестезиялық қасиеттерін 1840 жылдан бері білген, сол кезде оны опиуммен бірге жиі тағайындаған. Диэтил эфирі тиімділік және қауіпсіздік арасындағы үлкен айырмашылыққа ие болғандықтан – жоғары терапевтік индексіне байланысты, жалпы анестезия үшін хлороформды ығыстырды. Диэтил эфирі миокардты басаңдатпайды, керісінше симпатикалық нерв жүйесін күшейтеді, бұл гипертония мен тахикардияға алып келеді. Ол шок күйіндегі пациенттерге қауіпсіз қолданылады, себебі барорецептор рефлексін сақтайды. Миокардты басаңдатуға және тыныс алуға тигізетін минималды әсері, сондай-ақ төмен құны мен жоғары терапевтік индексі дамып келе жатқан елдерде оны қолдануды жалғастыруға мүмкіндік береді. Диэтил эфирін басқа анестетиктермен, мысалы хлороформмен араластырып С.Е. қоспасын, немесе хлороформ мен спиртті араластырып А.С.Е. қоспасын жасауға болады. XXI ғасырда эфир сирек қолданылады. Өрт қаупі бар эфирдің орнына, өртке оңбайтын фторланған көмірсутектік анестетиктер қолданыла бастады. Галотан – осы сияқты алғашқы анестетик болды, ал қазіргі уақытта қолданылатын изофлуран, десфлуран және севофлуран сияқты ингаляциялық анестетиктер де галогенделген эфирлер болып табылады. Диэтил эфирі анестезиядан кейінгі жүрек ауруы мен құсу сияқты қолайсыз әсерлерге ие екені анықталды. Қазіргі заманғы анестетиктер осы жанама әсерлерді азайтуға көмектеседі.

Медицина

Эфир бұрын дәрілік құралымдарда қолданылған. Алкоголь мен эфирдің қоспасы, бір бөлік диэтил эфирі және үш бөлік этанол, "Эфир рухы", Хоффманның анестетигі немесе Хоффманның тамшылары деп аталған. АҚШ-та бұл қоспа 1917 жылдың маусым айына дейін Фармакопеядан алынып тасталды, себебі Уильям Проктер кіші 1852 жылы American Journal of Pharmacy журналында жариялаған зерттеуінде коммерциялық өндірушілер арасындағы, халықаралық фармакопеялардағы және Хоффманның түпнұсқа рецептісіндегі құралымдардың өзгешеліктері анықталған. Сонымен қатар, бұл эфир мұрын қуысына тамшылату арқылы ішек қисаюын емдеу үшін де қолданылады.

Демалыс

Эфирдің ессіздендіретін және мас күйге келтіретін әсері оны ойын-сауық үшін қолданылатын есірткіге айналдырды. Анестезиялық дозадағы диэтил эфирі – демалыс мақсатында ұзақ уақыт қолданылған ингалятор. Бір кемшілігі – жоғары тұтанғыштығы, әсіресе оттегімен бірге қолданғанда. Бір артықшылығы – емдік және уытты дозалар арасындағы анық шекара, яғни адам қандағы еріген эфирдің қауіпті деңгейіне жеткенше есінен танып қалады. Эфирдің күшті, тығыз иісі тыныс жолдарының шырышты қабығын тітіркендіреді, тыныс алуды қиындатады, ал артық дозада сілекей шығу, құсу, жөтел немесе спазмдар тудырады. Ауадағы 3–5% концентрациясында, дене салмағы мен физикалық жағдайына байланысты шамамен 15–20 мл эфирді 15–20 минут бойы дем алу арқылы ессіздікке жұрттандыруға болады. Эфирдің әсерінен ессізденуге дейін ұзақ қозғыштық кезеңі өтеді. Эфирді ойын-сауық үшін қолдану 19-шы ғасырда «эфирлік ойын-сауық» деп аталатын ұйымдастырылған кештерде де болды, онда қонақтарға терапиялық мөлшерде диэтил эфирі немесе азот тотығын дем алу ұсынылды, бұл қозғыштық күйін тудырды. Лонг, сондай-ақ оның әріптестері Хорас Уэллс, Уильям Эдвард Кларк және Уильям Т. Г. Мортон осындай жиындар кезінде адамдар көбінесе жеңіл жарақаттар алатынын, бірақ жарақатқа ешқандай реакция көрсетпейтінін, тіпті оның болғанын есіне алмайтынын байқады, бұл эфирдің анестезиялық әсерін көрсетеді. 19-шы және 20-шы ғасырдың басында эфир ішу поляк шаруаларының арасында танымал болды. Бұл Лемко халқының арасында дәстүрлі және әлі де кең таралған ойын-сауық есірткісі. Оны әдетте сүт, қантты су немесе апельсин шырыны құйылған стақанға аз мөлшерде («кровка» немесе «тамшы») құяды. Есірткі ретінде ол психологиялық тәуелділікке әкелуі мүмкін, кейде оны этеромания деп атайды.

Метаболизм

Цитохром P450 ферменті диэтил эфирін метаболизмдейді деп болжануда. Диэтил эфирі спирт дегидрогеназасын тежейді, соның салдарынан этанол метаболизмі баяулайды. Ол сондай-ақ, окисдану метаболизмін қажет ететін басқа да дәрілердің метаболизмін тежейді. Мысалы, диазепам бауырда окисдануға жатады, ал оның окисданған метаболиті оксазепамға мұндай қажеттілік жоқ.

Қауіпсіздік және тұрақтылық

Диэтил эфирі өте тез тұтанады және жарылғыш бу/ауа қоспаларын құрауы мүмкін. Эфир ауадан ауыр болғандықтан, ол жерге төмен жиналуы мүмкін, ал буы тұтану көздеріне дейін едәуір қашықтыққа таралуы мүмкін. Эфир ашық жалынға ұшыраса тұтанады, бірақ жоғары тұтанғыштығына байланысты тұтану үшін ашық жалын міндетті емес. Басқа да мүмкін тұтану көздеріне, бірақ олармен шектелмейтін, ыстық плиталар, бу құбырлары, жылытқыштар және қосқыштар немесе розеткалардан пайда болатын электр доғалары жатады. Буды бір ыдыстан екінші ыдысқа құю кезінде жиналатын статикалық электр заряды да тұтандыруы мүмкін. Диэтил эфирінің өздігінен тұтану температурасы 160 °C (320 °F) құрайды. Диэтил эфирінің ауада таралу коэффициенті 9,18 × 10−6 м²/с (298 К, 101,325 кПа) шамасында. Эфир жарық пен ауаның әсеріне сезімтал, жарылғыш пероксидтер түзуге бейім. Эфир пероксидтерінің қайнау температурасы эфирден жоғары, және олар құрғақ күйде жарылғыш заттар болып табылады. Саудалық диэтил эфирі әдетте антиоксидант – бутилденген гидрокситолуеннің (БГТ) аздаған мөлшерімен қоса беріледі, бұл пероксидтердің түзілуін азайтады. Натрий гидроксидінің үстінде сақтау эфир гидропероксидтерін түйірлендіреді. Су мен пероксидтерді натрий және бензофенонмен дистилляциялау арқылы немесе белсендірілген алюминий колоннасы арқылы өткізу арқылы жоюға болады.

Тарих

Бұл қосылысты 8-ғасырда Жәбір ибн Хайян немесе 1275 жылы Рамон Лулл синтездеген болуы мүмкін. Оны 1540 жылы Валериус Кордус синтездеді және оны "витриолдың тәтті майы" (oleum dulce vitrioli) деп атады. Бұл атау оның этанол мен күкірт қышқылының қоспасын дистилляциялау арқылы алынатынын көрсетеді (сол кезде витриол майы деп белгілі болған) және оның кейбір емдік қасиеттерін байқады. 1800 жылға дейін ол күкірт қосылысы деп есептелген, бірақ бұл пікір кейіннен жоққа шығарылды. Этанол мен күкірт қышқылының арасындағы реакция арқылы диэтил эфирін синтездеу туралы білім 13 ғасырдан бері белгілі.