Этиловый эфир

Этиловый эфир (диэтиловый эфир, серный эфир, C₂H₅OC₂H₅) — органическое соединение, относящееся к классу простых эфиров. Представляет собой бесцветную, легколетучую, легковоспламеняющуюся жидкость с характерным резким запахом и сладковатым вкусом. Широко известен как один из первых общих анестетиков, применявшихся в хирургии, а также как полярный апротонный растворитель в лабораторной практике и промышленности.

История

Открытие и ранние исследования

Впервые этиловый эфир был синтезирован в 1540 году немецким врачом и ботаником Валерием Кордусом, который назвал его «сладким купоросным маслом» (oleum dulce vitrioli). Кордус получил вещество, перегоняя смесь этилового спирта и серной кислоты. Однако его открытие не получило широкого распространения, и эфир был заново описан в 1730 году немецким химиком Августом Зигмундом Фробениусом, который дал ему название «эфир» (от лат. aether — «эфир», «небесное пространство»).

Анестезиологическое применение

Первое документированное использование эфира для обезболивания при хирургических операциях относится к 1842 году, когда американский врач Кроуфорд Лонг удалил пациенту опухоль на шее под эфирным наркозом. Однако Лонг не опубликовал свои результаты своевременно. Широкую известность эфирный наркоз получил 16 октября 1846 года, когда дантист Уильям Томас Грин Мортон в Массачусетской больнице общего профиля (Бостон, США) успешно продемонстрировал его применение при удалении сосудистой опухоли у пациента. Этот день считается началом эры современной анестезиологии. В России первая операция под эфирным наркозом была проведена 7 февраля 1847 года хирургом Фёдором Ивановичем Иноземцевым в Москве.

Промышленное производство

В XIX — начале XX века эфир производили преимущественно кустарным способом. С развитием химической промышленности в XX веке были разработаны непрерывные методы синтеза, основанные на каталитической дегидратации этанола. В СССР эфир выпускался на ряде химических заводов, в том числе на Казанском заводе медицинских препаратов и Днепродзержинском химическом заводе.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Этиловый эфир — бесцветная жидкость. Основные физические константы:

• Молекулярная масса: 74,12 г/моль.
• Температура кипения: 34,65 °C (при нормальном атмосферном давлении).
• Температура плавления: −116,3 °C.
• Плотность: 0,7134 г/см³ (при 20 °C).
• Показатель преломления: 1,3526 (при 20 °C).
• Растворимость в воде: 6,9 г/100 мл (при 20 °C). Смешивается с этанолом, хлороформом, бензолом и большинством органических растворителей.
• Давление паров: 58,9 кПа (при 20 °C), что обусловливает высокую летучесть.
• Температура самовоспламенения: 170 °C.
• Пределы взрываемости в смеси с воздухом: 1,7–36 % по объёму.

Химические свойства

Этиловый эфир — химически стойкое соединение, но способен вступать в ряд реакций:

• Окисление: На воздухе, особенно на свету, медленно окисляется с образованием взрывоопасных гидропероксидов (пероксид диэтилового эфира). Для предотвращения этого эфир часто стабилизируют добавлением антиоксидантов (например, гидрохинона).
• Гидролиз: В кислой среде при нагревании гидролизуется до этанола.
• Реакции с галогенами: Вступает в реакции замещения с хлором и бромом.
• Образование комплексов: С кислотами Льюиса (BF₃, AlCl₃) образует устойчивые комплексы, что используется в органическом синтезе.

Получение

Лабораторный метод

Классический способ получения — реакция межмолекулярной дегидратации этилового спирта под действием серной кислоты (метод Вильямсона). Реакцию проводят при температуре 130–140 °C: 2 C₂H₅OH → C₂H₅OC₂H₅ + H₂O Выход эфира составляет 60–80 %. В качестве побочного продукта образуется этилен (при более высокой температуре).

Промышленный метод

В промышленности эфир получают каталитической гидратацией этилена с последующей дегидратацией этанола на оксиде алюминия (Al₂O₃) при 200–250 °C. Процесс непрерывный, позволяет получать продукт высокой чистоты (99,9 %).

Применение

Медицина (историческое)

С середины XIX до середины XX века этиловый эфир был основным средством для ингаляционного наркоза. Его преимущества — простота применения, относительная безопасность (широкий терапевтический диапазон) и хорошая миорелаксация. Недостатки — длительный период индукции, неприятный запах, высокая взрывоопасность и раздражающее действие на дыхательные пути. С 1950-х годов эфир был вытеснен более современными и безопасными анестетиками (галотан, изофлуран, севофлуран). В настоящее время в медицинской практике не применяется, за исключением некоторых развивающихся стран и ветеринарии.

Химическая промышленность и лабораторная практика

Этиловый эфир широко используется как растворитель в органическом синтезе, экстракции (например, в фармацевтике для выделения алкалоидов и жиров), а также в хроматографии. Благодаря низкой температуре кипения его легко удалить из реакционной смеси. Эфир применяется в производстве:

• взрывчатых веществ (нитроцеллюлозы);
• целлулоида;
• клеев и лаков;
• душистых веществ (в парфюмерии).

Другие области

• Пусковые жидкости: Эфир входит в состав аэрозольных баллончиков для запуска дизельных двигателей в холодное время года (смесь с углеводородами).
• Криминалистика: Используется для извлечения следов наркотических веществ из проб.
• Бытовая химия: Входит в состав некоторых средств для удаления клеев и лаков.

Безопасность

Токсичность

Этиловый эфир обладает наркотическим действием. При вдыхании в высоких концентрациях вызывает головокружение, сонливость, потерю сознания. Длительное воздействие может привести к поражению печени и почек. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны в России составляет 300 мг/м³.

Пожаро- и взрывоопасность

Эфир чрезвычайно легковоспламеняем. Его пары тяжелее воздуха (в 2,5 раза), могут распространяться по полу и скапливаться в низких местах, образуя взрывоопасные смеси. Температура вспышки — −45 °C. При работе с эфиром категорически запрещено использование открытого огня и искрящего оборудования. Хранение осуществляется в герметично закрытых стеклянных или металлических ёмкостях в прохладном, хорошо вентилируемом помещении, вдали от источников тепла и окислителей.

Пероксидная опасность

При длительном хранении (более 3–6 месяцев) в эфире накапливаются взрывоопасные пероксиды. Перед перегонкой эфир обязательно проверяют на их наличие (например, с помощью йодида калия). Очистку от пероксидов проводят обработкой раствором сульфата железа(II) или гидроксида натрия.

Интересные факты

• Этиловый эфир входит в список жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов (ЖНВЛП) России, хотя в настоящее время практически не используется в клинической практике.
• В XIX веке эфирные наркозы нередко приводили к пожарам в операционных из-за использования открытых спиртовых ламп.
• Эфир является одним из немногих веществ, способных растворять полимеры, такие как полистирол и полиметилметакрилат.

Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 2 (Даффа — Меди).
• Кнунянц И. Л. (ред.) Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1967. — Т. 5.
• Вредные вещества в промышленности: Справочник / Под ред. Н. В. Лазарева, Э. Н. Левиной. — 7-е изд. — Л.: Химия, 1976. — Т. 1.
• Государственная фармакопея Российской Федерации. — XIV издание. — М., 2018. — Т. 3.
• Большая медицинская энциклопедия: в 30 т. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — Т. 28 (Эфир этиловый).