Получение сложных эфиров и эфирных масел

 

Актуальность Сложные эфиры и эфирные масла широко используются в практической деятельности человека, но получение их — процесс дорогостоящий. Поэтому зная способы их получения, свойства, биологическое воздействие, можно найти более дешевые способы получения эфиров, находить новые сферы их применения.

Цель: Поиск дешевых методов получения сложных эфиров, выделения эфирных масел из растений и химических реактивов.

Гипотеза: Возможно, полученные в школьной лаборатории и в домашних условиях сложные эфиры и эфирные масла можно использовать для создания духов и в качестве лекарственных средств.

Новизна: Изготовление модели установки для выделения эфирных масел в домашних условиях, поиск дешевых методов получения эфирных масел.

Объект исследования: сложные эфиры и эфирные масла.

Методы исследования. При проведении исследовательской работы использовались: поисково-аналитический метод и известные методы органического синтеза сложных эфиров-этерификация, методы экстракции эфирных масел из растительного сырья, моделирование. Ароматическая композиция создавалась с использованием полученных сложных эфиров и эфирных масел

Результаты

1.                Изучены методы получения сложных эфиров: в промышленности [8], в лаборатории [6], [4], извлечением из растений [1], [2], [3], [5], [9].

Получение эфиров в промышленных масштабах мы изучали во время экскурсии в Амзинский лесокомбинат (рис.1).

Рис. 1. Цех по производству этилацетата

 

Рис. 2. Схема установки получения этилацетата

 

Получение эфира в промышленности очень сложный процесс. Мы выяснили, что химическая реакция происходит в реакторе (куб-этерефикатор), обогреваемом через змеевики. Реакционная смесь (СН₃СООН, С₂Н₅ОН, катализатор серная кислота(_конц.) перед попаданием в куб разогревается, только затем поступает в него. Куб нагревает смесь с помощью змеевика (нагревание происходит паром), образуется дистиллят — пары реакционной смеси. Дистиллят охлаждается и поступает во флорентину, где он расслаивается на эфир-сырец и водно-эфирно-спиртовый слой, идущий на регенерацию.

Этилацетат-сырец проходит несколько стадий очисток: промывка, нейтрализация раствором соды, сушка. Сухой эфир направляют на ректификацию. После ректификации эфир охлаждается и поступает в цистерны (баки) — готовый товарный продукт, содержание в нем эфира должно быть не менее 90–97 % и должна отсутствовать вода [8].

2.                Получены методом этерификации [6], [4] 5 сложных эфиров уксусной кислоты: этилацетат, изоамилацетат, изобутилацетат, метилацетат, бутилацетат.

Рис. 3. Синтез сложных эфиров методом этерификации

 

Рис. 4. Синтезированные сложные эфиры

 

Таблица 1

Синтезированные сложные эфиры

Название эфира, формула	Исходное сырье для получения эфира, уравнение реакции	Свойства полученного эфира
СН3СООС2Н5 — этилацетат	Уксусная кислота и метиловый спирт, СН3СОOH + С2Н5OH = СН3СООС2Н5	Прозрачная маслянистая жидкость с приятным освежающим фруктовым запахом
СН3СОOCH3 — метилацетат	Уксусная кислота и метиловый спирт, СН3СОOH + CH3OH = СН3СОOCH3	жидкость с фруктовым запахом перечной мяты
СН3СОО(СН2)3СН3 бутилацетат	Уксусная кислота и бутиловый спирт, СН3СОOH + СН3- СН2- СН2- СН2 OH = = СН3СОO-СН2- СН2- СН2- СН3	бесцветная жидкость с приятным освежающим запахом
СН3СООСН2СН(СН3)2 — изобутилацетат	Уксусная кислота и изобутиловый спирт, (CH3)2CHCH2OH СН3СОOH + (СН3)2- СН- СН2 OH = = СН3СОO-СН2- СН- (СН3)2	бесцветная маслянистая жидкость с приятным грушевым запахом
СН3СООСН2СН2СН(СН3)2 — изоамилацетат	Уксусная кислота и изо-амиловый спирт, СН3СОOH + (СН3)2-СН-СН2 СН2 OH = = СН3СООСН2СН2СН(СН3)2	маслянистая жидкость с фруктово-грушевым запахом.

 

3.                Выделены эфирные масла из различных частей растений методом перегонки с водяным паром [6], экстракции спиртом [7], [9], [11], [19], и получены настоянные масла [12], [13], [14], [15], [16], [18].

Подобрали растительное сырье со специфическими запахами и возможно, по литературным данным, содержащие эфирные масла [17].

Собрали прибор. В 1-ю колбу наливали воду и кипелки для равномерного нагревания смеси, во 2-ю растительное сырье и воду. Полученный эфир пропускается через холодильник и собирается в капельной воронке. В результате, методом перегонки с водяным паром получены эфирные масла: мяты перечной, корицы, тмина, ванилина.

Рис. 5. Выделение эфирных масел методом перегонки с водяным паром

 

Рис. 6. Полученные эфиры

 

Экстракционные методы рекомендуют применять в тех случаях, когда извлекаемые душистые вещества термически малостойкие и не выдерживают даже температур перегонки с водяным паром [11]. Взяли фрукты, обладающие специфическими ароматами: лимон, апельсин, мандарин, банан, киви. Отделили кожуру фруктов, залили спиртом, выстояли в холодильнике в течении 2-х недель, затем отфильтровали полученные вытяжки.

 

Таблица 2

Свойства спиртовых вытяжек

Спиртовые вытяжки из кожуры фруктов	Свойства
Лимон	Настойка с приятным ароматом лимона. Хранится долго, до года, не теряя свой аромат.
Апельсин	Настойка с приятным ароматом апельсина. Хранится долго, до полугода, не теряя свой аромат.
Мандарин	Настойка с приятным ароматом мандарина. Хранится долго, до полугода, не теряя свой аромат.
Банан	Настойка с очень слабым приятным ароматом банана. Неустойчив при хранении. Даже в холодильнике через месяц появляется налет и неприятный запах.
Киви	Настойка с очень слабым ароматом киви. Неустойчив при хранении. В холодильнике через месяц появляется неприятный запах.
Груша	Настойка с очень-очень слабым приятным ароматом груши. Неустойчив при хранении. В настойке через 1,5 месяца появляется налет и неприятный запах.

 

Собранное растительное сырье: трава чистотела, зверобоя, корни одуванчика, листья подорожника, хвоя пихты, цветы ромашки, плоды облепихи, также измельчались при помощи ножниц и заливались спиртом [10]. Настаивали в холодильнике в течении 2-х недель. Затем все отфильтровывали через слой марли.

 

Таблица 3

Свойства спиртовых вытяжек лекарственных растений

Настойки лекарственных растений	Свойства
Настойка листьев подорожника	Темно-зеленый цвет, специфический приятный запах
Настойка травы чистотела	Темно-зеленый цвет, специфический запах чистотела
Настойка цветов ромашки	Темно-зеленый цвет, приятный запах ромашки
Настойка плодов облепихи	Оранжевый цвет, приятный облепиховый запах
Настойка корней одуванчика	Светло-желтый цвет, очень неприятный запах
Настойка хвои пихты	Темно-зеленый цвет, приятный запах пихты
Настойка травы зверобоя	Темно-коричневый цвет, слабый приятный запах зверобоя

 

Спиртовые вытяжки все имеют приятный внешний вид, без налетов. Однако т. к. настойка одуванчика имеет неприятный запах, его в качестве компонента для добавления к ароматической композиции использовать нельзя.

Настоянные масла отличаются от эфирных масел и по качеству, и по методу получения. Этот метод использовался в течение сотен лет, еще задолго до того, как были изобретены методы извлечения эфирных масел из растений. В странах Востока и Средиземноморья горшки просто оставляли на солнце до завершения процесса, но в странах с более прохладным климатом понадобится источник тепла. Иногда флягу с маслом ставят в поддон с водой и нагревают ее, но в этом случае масло получается не такое хорошее, как при медленном настаивании [15]. Приготовили настоянные масла из плодов облепихи, цветов ромашки, листьев подорожника, хвои пихты, корня репейника, травы чистотела, зверобоя.

Рис. 7. Извлечение эфиров из растений экстракционным методом

 

Рис. 8. Полученные вытяжки

 

4.                Изготовлена установка для выделения эфирных масел в домашних условиях.

Модель установки для получения эфира в домашних условиях была создана на основе прибора для выделения эфирных масел. Получали эфир на обычной газовой плите, нагревая баночки с веществами на водяной бане, в качестве холодильника использовали кастрюлю со снегом. Выделили около 4 мл эфира из гвоздики

Рис. 9. Извлечение эфирных масел в домашних условиях

 

Рис. 10. Выделенный эфир из корицы

 

5.                Созданы 4 ароматические композиции с применением полученных эфиров.

На основе полученных вытяжек из растительного сырья и синтезированных сложных эфиров, путем различных комбинаций, создали ароматические композиции ([12].

Рис. 11. Получение ароматических композиций

 

Рис. 12. Полученные ароматические композиции

 

6.                Изучены физико-химические свойства некоторых сложных эфиров.
7.                Выявлено, что эфирное масло пихты обладает антимикробным действием, этилацетат губительно воздействует на биологические объекты.

Заключение: Рассмотренные методы извлечения эфирных масел просты и не требуют дорогостоящего оборудования. Любому человеку, имеющему доступ к свежим растениям или цветам, можно приготовить их даже в домашних условиях. Выделенные композиции из растительных вытяжек безопасны для организма человека.

Полученные композиции из синтетических эфиров требуют продолжения исследований медицинского характера.

Направление использования результатов проекта: Полученные вытяжки из лекарственных растений могут быть использованы в качестве медицинских препаратов для

наружного использования, в качестве косметических средств, ароматические композиции — для изготовления мыла, духов, ароматизации воздуха в помещении.

 

Литература:

 

1.                Войткевич С. А. 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии. М.: Пищ. Пром-сть, 1994.
2.                Войткевич С. А. Эфирные масла для парфюмерии и ароматерапии. М.: Пищ. Промыш., 2001.
3.                Войткевич С. А., Хейфич Л. А. От древних благовоний до современной парфюмерии и косметики. М.: Пищ. Пром-сть, 1997.
4.                Голодников Г. В. Практические работы по органическому синтезу. Л.: ЛГУ, 1966г. 373
5.                Г. М. Свиридоновы «Растения и здоровье лечебные и пищевые свойства», М. Профиздат, 1992г-272с.

6.                  Гроссе Э., Вайсмантель X. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты

7.                Е. В. Кучеров, Д. Н. Лазарева «Целебные растения и их применение». Уфа.1993.288с.
8.                Л. В. Гордон, С. О. Скворцов, В. И. Лисов «Технология и оборудование лесохимических производств» М. «Лесная промышленность», 1988г.
9.                Попов А. В. «Лесные целебные растения», М. «Экология»,1992г.160с
10.            Солдатенков А. Т., Колядина Н. М., Ле Туан Ань и др. Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии.
11.            Энциклопедия ароматов Автор: Захаренкова В. И. Издательство: Природа и человек 2000г., с.304
12.            alhimik.ru› Душистые эфиры

13.              Как приготовить репейное масло в домашних условиях | Аптека... aptekapodnogami.ru›)

14.              Масла, настоянные в домашних условиях. Приготовление. Применение | Форум izbushka.com› Масла

15.            Настоянные ароматические масла в домашних условиях http://medpravila. info/topics/42994293104/Nastoyan...ie-masla-v-domashnih-usloviyah

16.              Приготовление эфирных масел inflora.ru›

17.              www.narmed.ru Характеристика различных эфирных масел Ароматерапия... nedug.ru› Библиотека

18.              Приготовление эфирных масел в домашних условиях. Обсуждение... liveinternet.ru›Записи›post269698784

19.            Травень В. Ф. Органическая химия: В 2т. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. project.1september.ru›works.