Dacă acidul inițial este polibazic, atunci formarea fie de esteri plini, toate grupările H O sunt substituite, fie de substituție parțială a esterilor acizi. Pentru acizii monobazici sunt posibili numai esteri plini (Fig. 1).
Orez. 1. EXEMPLE DE ESTERI pe bază de acid anorganic și carboxilic
Nomenclatura esterilor. Numele este creat după cum urmează: mai întâi este indicat grupul R , atașat acidului, apoi numele acidului cu sufixul „at” (ca în denumirile sărurilor anorganice: carbon la sodiu, nitrat la crom). Exemple din Fig.2
Dacă utilizați trivial ( cm. NUMELE TRIVIALE DE SUBSTANȚE) este numele acidului inițial, apoi numele compusului include cuvântul „ester”, de exemplu, C 3 H 7 COOC 5 H 11 amil ester al acidului butiric.
Clasificarea și compoziția esterilor. Dintre esterii studiați și utilizați pe scară largă, majoritatea sunt compuși derivați din acizi carboxilici. Esterii pe bază de acizi minerali (anorganici) nu sunt atât de diverși, deoarece clasa acizilor minerali este mai puțin numeroasă decât acizii carboxilici (varietate de compuși unul dintre caracteristici distinctive chimie organică).Când numărul de atomi de C din acidul carboxilic și alcoolul original nu depășește 68, esterii corespunzători sunt lichide uleioase incolore, cel mai adesea cu un miros fructat. Ele formează un grup de esteri de fructe. Dacă un alcool aromatic (care conține un nucleu aromatic) este implicat în formarea unui ester, atunci astfel de compuși, de regulă, au un miros floral mai degrabă decât fructat. Toți compușii din acest grup sunt practic insolubili în apă, dar ușor solubili în majoritatea solvenților organici. Acești compuși sunt interesanți datorită gamei lor largi de arome plăcute (Tabelul 1), unii dintre ei au fost mai întâi izolați din plante și ulterior sintetizati artificial.
| Masă 1. NIȚI ESTERI, având o aromă fructată sau florală (fragmentele alcoolilor originali în formula compusă și în denumire sunt evidențiate cu caractere aldine) | ||
| Formula ester | Nume | Aromă |
| CH 3 COO C4H9 | Butil acetat | pară |
| C3H7COO CH 3 | Metil Ester al acidului butiric | măr |
| C3H7COO C2H5 | Etil Ester al acidului butiric | ananas |
| C4H9COO C2H5 | Etil | purpuriu |
| C4H9COO C5H11 | Isoamil ester al acidului izovaleric | banană |
| CH 3 COO CH2C6H5 | Benzil acetat | iasomie |
| C6H5COO CH2C6H5 | Benzil benzoat | floral |
Al treilea grup este grăsimile. Spre deosebire de cele două grupuri anterioare bazate pe alcooli monohidroxilici
ROH , toate grăsimile sunt esteri ai alcoolului glicerol HOCH2CH(OH)CH2OH. Acizii carboxilici care alcătuiesc grăsimile au de obicei un lanț de hidrocarburi cu 919 atomi de carbon. Grăsimi animale (unt de vacă, miel, untură) plastic, substanțe fuzibile. Grăsimi vegetale (măsline, semințe de bumbac, ulei de floarea soarelui) lichide vâscoase. Grăsimile animale constau în principal dintr-un amestec de gliceride de acid stearic și palmitic (Fig. 3A, B). Uleiurile vegetale conțin gliceride ale acizilor cu o lungime a lanțului de carbon puțin mai scurtă: C 11 H 23 COOH lauric și C 13 H 27 COOH miristic. (ca stearic și palmitic aceștia sunt acizi saturați). Astfel de uleiuri pot fi depozitate în aer pentru o lungă perioadă de timp, fără a le schimba consistența și, prin urmare, sunt numite neuscare. În schimb, uleiul din semințe de in conține gliceridă nesaturată de acid linoleic (Figura 3B). Când este aplicat într-un strat subțire pe suprafață, un astfel de ulei se usucă sub influența oxigenului atmosferic în timpul polimerizării. legături duble, aceasta formează o peliculă elastică care este insolubilă în apă și solvenți organici. Bazat pe ulei de in produce ulei de uscare natural.
Orez. 3. Gliceride ale acidului stearic și palmitic (A și B) componente ale grăsimii animale. Glicerida acidului linoleic (B) este o componentă a uleiului de in.
Esteri ai acizilor minerali (alchil sulfați, alchil borați care conțin fragmente de alcooli inferiori C 18) lichide uleioase, esteri ai alcoolilor superiori (începând de la C 9) compuși solizi.
Proprietățile chimice ale esterilor. Cea mai caracteristică a esterilor acizilor carboxilici este scindarea hidrolitică (sub influența apei) a legăturii esterice într-un mediu neutru, aceasta se desfășoară lent și se accelerează vizibil în prezența acizilor sau a bazelor; Ionii H + și HO catalizează acest proces (Fig. 4A), ionii hidroxil acționând mai eficient. Hidroliza în prezența alcaline se numește saponificare. Dacă luați o cantitate de alcali suficientă pentru a neutraliza tot acidul format, atunci are loc saponificarea completă a esterului. Acest proces se desfășoară la scară industrială, iar glicerina și acizii carboxilici superiori (C 1519) se obțin sub formă de săruri de metale alcaline, care sunt săpunul (Fig. 4B). Fragmentele de acizi nesaturați conținute în uleiurile vegetale, ca orice compuși nesaturați, pot fi hidrogenate, hidrogenul se atașează de legături duble și se formează compuși similari grăsimilor animale (Fig. 4B). Folosind această metodă, grăsimile dure sunt produse industrial pe bază de ulei de floarea soarelui, soia sau porumb. Margarina este făcută din produse de hidrogenare a uleiurilor vegetale amestecate cu grăsimi animale naturale și diverși aditivi alimentari.Principala metodă de sinteză este interacțiunea unui acid carboxilic și a unui alcool, catalizată de acid și însoțită de eliberarea de apă. Această reacție este opusă celei prezentate în fig. 3A. Pentru ca procesul să meargă în direcția dorită (sinteza esterului), apa este distilată (distilată) din amestecul de reacție. Studii speciale folosind atomi marcați, s-a putut stabili că în timpul procesului de sinteză, atomul de O, care face parte din apa rezultată, este desprins de acid (marcat cu un cadru punctat roșu), și nu de alcool (opțiunea nerealizată). este evidențiată cu un cadru punctat albastru).
Folosind aceeași schemă, se obțin esteri ai acizilor anorganici, de exemplu, nitroglicerină (Fig. 5B). În loc de acizi, pot fi utilizate clorurile acide, metoda este aplicabilă atât pentru acizii carboxilici (Fig. 5C), cât și pentru acizii anorganici (Fig. 5D).
Interacțiunea sărurilor acidului carboxilic cu halogenuri de alchil
RCl conduce, de asemenea, la esteri (Fig. 5D), reacția este convenabilă prin faptul că este eliberată ireversibil sare anorganică se îndepărtează imediat din mediul organic de reacţie sub formă de precipitat.Utilizarea esterilor. Formiatul de etil HCOOC 2 H 5 și acetatul de etil H 3 COOC 2 H 5 sunt utilizați ca solvenți pentru lacuri celulozice (pe bază de nitroceluloză și acetat de celuloză).Esteri pe bază de alcooli inferiori și acizi (Tabelul 1) sunt utilizați în industria alimentară atunci când se creează esențe de fructe și esteri pe bază de alcooli aromaticiîn industria parfumurilor.
Lubrifianții, compozițiile de impregnare pentru hârtie (hârtie ceară) și piele sunt realizate din ceară, acestea sunt incluse și în cremele cosmetice și unguentele medicinale.
Grăsimile, împreună cu carbohidrații și proteinele, alcătuiesc setul necesar alimentației produse alimentare, fac parte din toate celulele vegetale și animale, în plus, acumulându-se în organism, joacă rolul unei rezerve de energie. Datorită conductibilității sale termice scăzute, stratul de grăsime protejează bine animalele (în special balenele de mare sau morsele) de hipotermie.
Grăsimile animale și vegetale sunt materii prime pentru producerea acizilor carboxilici superiori, a detergenților și a glicerolului (Fig. 4), utilizate în industria cosmetică și ca componentă a diverșilor lubrifianți.
Nitroglicerina (Fig. 4) este un medicament binecunoscut și exploziv, baza dinamitei.
Uleiurile uscate sunt fabricate din uleiuri vegetale (Fig. 3), care formează baza vopselelor în ulei.
Esterii acidului sulfuric (Fig. 2) sunt utilizați în sinteza organică ca reactivi de alchilare (introducerea unei grupări alchil într-un compus), iar esterii acidului fosforic (Fig. 5) sunt utilizați ca insecticide, precum și aditivi la uleiurile lubrifiante.
Mihail Levitsky
LITERATURĂ Kartsova A.A. Cucerirea materiei. Chimie organică . Editura Khimizdat, 1999Pustovalova L.M. Chimie organică. Phoenix, 2003
Grăsimile și uleiurile sunt esteri naturali care sunt formați din alcool triatomic - glicerol și acizi grași superiori cu un lanț de carbon drept care conține număr par atomi de carbon. La rândul lor, sărurile de sodiu sau potasiu ale acizilor grași superiori sunt numite săpunuri.
Când acizii carboxilici interacționează cu alcoolii ( reacție de esterificare) se formează esterii:
Această reacție este reversibilă. Produșii de reacție pot interacționa între ei pentru a forma materiile prime - alcool și acid. Astfel, reacția esterilor cu apa - hidroliza esterului - este inversul reacției de esterificare. Echilibru chimic, care se stabilește atunci când vitezele reacțiilor directe (esterificare) și inverse (hidroliză) sunt egale, poate fi deplasată către formarea esterului prin prezența agenților de îndepărtare a apei.
Esteri în natură și tehnologie
Esterii sunt răspândiți în natură și sunt utilizați în tehnologie și în diverse industrii. Sunt bune solvenți substanțe organice, densitatea lor este mai mică decât densitatea apei și practic nu se dizolvă în ea. Astfel, esterii cu o greutate moleculară relativ mică sunt lichide foarte inflamabile, cu puncte de fierbere scăzute și au mirosurile diferitelor fructe. Sunt folosiți ca solvenți pentru lacuri și vopsele și ca agenți de aromă pentru produsele din industria alimentară. De exemplu, esterul metilic al acidului butiric are miros de mere, esterul etilic al acestui acid are miros de ananas, iar esterul izobutilic al acidului acetic are miros de banane:
Se numesc esterii acizilor carboxilici superiori și ai alcoolilor monobazici superiori ceară. Astfel, ceara de albine constă în principal din
dintr-o dată din esterul acidului palmitic și al alcoolului miricilic C 15 H 31 COOC 31 H 63; ceara de cachalot - spermaceti - un ester al aceluiasi acid palmitic si alcool cetilic C 15 H 31 COOC 16 H 33.
Grasimi
Cei mai importanți reprezentanți ai esterilor sunt grăsimile.
Grasimi- compuși naturali care sunt esteri ai glicerolului și acizilor carboxilici superiori.
Compoziția și structura grăsimilor pot fi reflectate de formula generală:
Majoritatea grăsimilor sunt formate din trei acizi carboxilici: oleic, palmitic și stearic. Evident, două dintre ele sunt saturate (saturate), iar acidul oleic conține o legătură dublă între atomii de carbon din moleculă. Astfel, compoziția grăsimilor poate include reziduuri de acizi carboxilici atât saturați, cât și nesaturați în diferite combinații.
ÎN conditii normale grăsimile care conțin reziduuri de acizi nesaturați sunt cel mai adesea lichide. Se numesc uleiuri. În mare parte grăsimi origine vegetală- seminte de in, canepa, floarea soarelui si alte uleiuri. Mai puțin frecvente sunt grăsimile lichide de origine animală, cum ar fi uleiul de pește. Majoritatea grăsimilor naturale de origine animală în condiții normale sunt substanțe solide (cu punct de topire scăzut) și conțin în principal reziduuri de acizi carboxilici saturați, de exemplu, grăsimea de miel. Astfel, uleiul de palmier este o grăsime solidă în condiții normale.
Compoziția grăsimilor determină proprietățile lor fizice și chimice. Este clar că pentru grăsimile care conțin reziduuri de acizi carboxilici nesaturați, toate reacțiile compușilor nesaturați sunt caracteristice. Se decolorează apa cu brom, intră în alte reacții de adiție. Cea mai importantă reacție din punct de vedere practic este hidrogenarea grăsimilor. Esterii solizi se obțin prin hidrogenarea grăsimilor lichide. Această reacție stă la baza producției de margarină - o grăsime solidă din uleiurile vegetale. În mod convențional, acest proces poate fi descris prin ecuația reacției:
hidroliză:
Săpun
Toate grăsimile, ca și alți esteri, sunt supuse hidroliză. Hidroliza esterilor este o reacție reversibilă. Pentru a deplasa echilibrul spre formarea produșilor de hidroliză, se realizează într-un mediu alcalin (în prezența alcalinelor sau a Na 2 CO 3 ). În aceste condiții, hidroliza grăsimilor are loc ireversibil și duce la formarea sărurilor acizilor carboxilici, care se numesc săpunuri. Hidroliza grăsimilor într-un mediu alcalin se numește saponificarea grăsimilor.
Când grăsimile sunt saponificate, se formează glicerină și săpunuri - săruri de sodiu sau potasiu ale acizilor carboxilici superiori:
Pat de copil
Derivații acizilor carboxilici sau anorganici în care atomul de hidrogen din gruparea hidroxil este înlocuit cu un radical se numesc esteri. De obicei, formula generală a esterilor este desemnată ca doi radicali hidrocarburi atașați la o grupare carboxil - C n H 2n+1 -COO-C n H 2n+1 sau R-COOR’.
Nomenclatură
Denumirile de esteri sunt compuse din numele radicalului și al acidului cu sufixul „-at”. De exemplu:
- CH3COOH- formiat de metil;
- HOOCH 3- formiat de etil;
- CH3COOC4H9- acetat de butii;
- CH3-CH2-COO-C4H9- butilpropionat;
- CH3-S04-CH3- sulfat de dimetil.
De asemenea, sunt folosite nume banale pentru acidul conținut în compus:
- C 3 H 7 SOOS 5 H 11- amil ester al acidului butiric;
- HOOCH 3- esterul metilic al acidului formic;
- CH3-COO-CH2-CH(CH3)2- ester izobutilic al acidului acetic.
Orez. 1. Formule structurale esteri cu nume.
Clasificare
În funcție de originea lor, esterii sunt împărțiți în două grupe:
- esteri ai acidului carboxilic- conțin radicali hidrocarburi;
- esterii acizilor anorganici- includ restul de săruri minerale (C 2 H 5 OSO 2 OH, (CH 3 O) P(O) (OH) 2, C 2 H 5 ONO).
Cei mai diversi sunt esterii acizilor carboxilici. Ele depind de complexitatea structurii proprietăți fizice. Esterii acizilor carboxilici inferiori sunt lichide volatile cu o aromă plăcută, în timp ce esterii acizilor carboxilici superiori sunt solide. Aceștia sunt compuși slab solubili care plutesc la suprafața apei.
Tipurile de esteri ai acidului carboxilic sunt date în tabel.
|
Vedere |
Descriere |
Exemple |
|
Esteri fructiferi |
Lichide ale căror molecule nu conțin mai mult de opt atomi de carbon. Au o aromă de fructe. Constă din alcooli monohidroxilici și acizi carboxilici |
|
|
Lichide (uleiuri) și solide care conțin de la nouă până la 19 atomi de carbon. Constă din glicerol și reziduuri de acizi carboxilici (grași). |
Ulei de măsline - un amestec de glicerină cu reziduuri de acizi palmitic, stearic, oleic, linoleic |
|
|
Solide cu 15-45 atomi de carbon |
CH3(CH2)14-CO-O-(CH2)29CH3- palmitat de miricil |
Orez. 2. Ceară.
Esterii acizilor carboxilici sunt componenta principală a uleiurilor esențiale aromatice, care se găsesc în fructe, flori și fructe de pădure. Inclus și în ceara de albine.
Orez. 3. Uleiuri esențiale.
Chitanță
Esterii sunt preparați în mai multe moduri:
- Reacția de esterificare a acizilor carboxilici cu alcooli:
CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O;
- Reacția anhidridelor de acid carboxilic cu alcoolii:
(CH3CO)2O + 2C2H5OH → 2CH3COOC2H5 + H2O;
- reacția sărurilor acizilor carboxilici cu hidrocarburile halogenate:
CH3(CH2)10COONa + CH3CI → CH3(CH2)10COOCH3 + NaCI;
- Reacția de adăugare a acizilor carboxilici la alchene:
CH 3 COOH + CH 2 = CH 2 → CH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O.
Proprietăți
Proprietăți chimice esteri datorati grupa functionala-COOH. Principalele proprietăți ale esterilor sunt descrise în tabel.
Esterii sunt utilizați în cosmetologie, medicină și industria alimentară ca agenți de aromatizare, solvenți și umpluturi.
Ce am învățat?
Din tema lecției de chimie de clasa a X-a am învățat ce sunt esterii. Aceștia sunt compuși care conțin doi radicali și o grupare carboxil. În funcție de origine, acestea pot conține reziduuri de acizi minerali sau carboxilici. Esterii acizilor carboxilici sunt împărțiți în trei grupe: grăsimi, ceară, esteri de fructe. Acestea sunt substanțe slab solubile în apă, cu densitate scăzută și o aromă plăcută. Esterii reacţionează cu alcalii, apa, halogenii, alcoolii şi amoniacul.
Test pe tema
Evaluarea raportului
Evaluare medie: 4.6. Evaluări totale primite: 89.
Esterii sunt derivați ai oxoacizilor (atât carboxilici, cât și minerali) RkE(=O)l(OH)m, (l ≠ 0), formal fiind produșii înlocuirii atomilor de hidrogen ai funcției acide hidroxil-OH cu un reziduu hidrocarburic (alifatic). , alchenil, aromatic sau heteroaromatic); sunt considerați și derivați acilici ai alcoolilor. În nomenclatura IUPAC, esterii includ și derivați acilici ai analogilor calcogenuri ai alcoolilor (tioli, selenoli și telureni).
Ele diferă de eteri, în care doi radicali de hidrocarburi sunt legați de un atom de oxigen (R1-O-R2).
Formula generală a esterilor:
Nomenclatura esterilor.
Denumirea este creată după cum urmează: mai întâi este indicată grupa R atașată acidului, apoi numele acidului cu sufixul „at” (ca și în denumirile sărurilor anorganice: carbon la sodiu, nitrat la crom). Exemple din Fig. 2
Orez. 2. NUMELE DE ESTERI. Fragmentele de molecule și fragmentele corespunzătoare de nume sunt evidențiate în aceeași culoare. Esterii sunt de obicei considerați ca produse de reacție între un acid și un alcool, de exemplu, propionatul de butii poate fi considerat ca rezultat al reacției dintre acidul propionic și butanol.
Dacă se folosește denumirea trivială a acidului inițial, atunci cuvântul „ester” este inclus în numele compusului, de exemplu, C 3 H 7 COOC 5 H 11 - esterul amilic al acidului butiric.
Seria omologa esteri.
Formula generală a esterilor este R1--CO---R2, unde R1 și R2 sunt radicali carbohidrați. Esterii sunt derivați ai acizilor în care H din hidroxil este înlocuit cu un radical. Esterii sunt numiți după acizii și alcoolii lor. care participă la educație
H-CO-O-CH3-- formiat de metil sau ester al acidului metil formic sau ester metil formic.
CH3-CO-O-C2H5 - acetat de etil sau ester etilic al acizilor acetici sau eter etilic acetic..
C3H7-CO-O-CH3 - ester metilic al acidului butiric sau butirat de metil
C3H7-CO-O-C2H5 - ester etilic al acidului butiric sau butirat de etil
Pe scurt, trebuie să scrieți tabelul acizilor carboxilici. iar la ei numele sării (formic - formiat, acetic - acetat, propionic - propinat, butirat, valeric - valeriat, capronic - capronat, enanthic - enantonat, oxalic - oxalat, malonic - malonat, succinic - succinat .... Uite cum se formează numele eterilor?
CH3-CO-O (asta este acid acetic fără H) --C5H11- (acesta este un radical pentil (amil) monovalent - tabel) acesta este numele acestui eter.
Ester acetat de amil, ester aminic al acidului acetic, acetat de amil. Uită-te din nou.
CH3CH2CH2CH2-CO-O (pentan sau acid valeric) ---C4H9 (acesta este butii) - valerat de butii, eter butilic valerian, ester butilic al acidului valeric.
Izomerie.
Esterii se caracterizează prin izomeria scheletului de hidrocarburi. De exemplu, izomerii sunt acetatul de propil și acetatul de izopropil. Deoarece molecula de ester conține doi radicali de hidrocarburi - un reziduu de acid și un rest de alcool - este posibilă izomeria fiecăruia dintre radicali. De exemplu, izomerii sunt acetat de propil și acetat de izopropil (izomerie în radicalul alcool) sau butirat de etil și izobutirat de etil (izomerie în radicalul acid).
Proprietăți fizice. Esterii sunt lichide incolore, ușor solubile sau deloc solubile în apă, și au un miros specific (în concentrații mici – plăcut, adesea fructat sau floral). Esterii alcoolilor superiori și ai acizilor superiori sunt solizi.
Proprietăți chimice . Cele mai multe reacție caracteristică pentru esteri – hidroliza. Hidroliza are loc în prezența acizilor sau alcalinelor. Când un ester este hidrolizat în prezența acizilor, se formează un acid carboxilic și un alcool:
Când un ester este hidrolizat în prezența alcalinelor, se formează o sare de acid carboxilic și un alcool:
Metode de obținere.
Metode de producere a esterilor. Principalele produse și domeniile lor de aplicare. Condiții pentru reacția de esterificare a acizilor organici cu alcoolii. Catalizatori de proces. Particularități design tehnologic unitate de reacție de esterificare.
1. Interacțiunea acizilor cu alcoolii:
Aceasta este cea mai comună metodă de producere a esterilor.
2. Sinteza esterilor prin condensarea aldehidelor:
Sinteza esterilor din aldehide (reacția Tișcenko) se realizează în prezența alcoxidului de aluminiu activat cu clorură ferică sau, mai bine, clorură de aluminiu și oxid de zinc. Această metodă are semnificație industrială.
3. Adăugarea acizilor organici la alchene:
4. Sinteza esterilor prin dehidrogenarea alcoolilor:
5. Obţinerea esterilor prin transesterificare.
Această reacție are două soiuri: reacția de schimb între eter și alcool cu radicali de alcool (reacție de alcooliză):
și reacția de schimb a radicalilor acizi la grupul alcool al esterului:
6. Sinteza esterilor din anhidride acide și alcooli:
7. Interacțiunea cetonelor cu alcoolii:
8. Interacțiunea dintre halogenuri acide și alcooli:
9. Reacția dintre sărurile de argint sau de potasiu ale acizilor și derivații de halogenură alifatică:
10. Interacțiunea acizilor cu compuși diazoalifatici
Aplicație.
Unii esteri sunt utilizați ca solvenți (acetatul de etil este de cea mai mare importanță practică). Datorită mirosului lor plăcut, mulți esteri sunt utilizați în industria alimentară și a parfumurilor și cosmeticelor. Esterii acizilor nesaturați sunt utilizați pentru a produce plexiglas, metacrilatul de metil este cel mai utilizat în acest scop.
Pe subiect
„Esteri și esteri”
Completat de: Manzhieva A.A.
Dacă acidul inițial este polibazic, atunci este posibilă formarea fie a esterilor plini - toate grupările HO sunt înlocuite, fie a esterilor acizilor - substituție parțială. Pentru acizii monobazici sunt posibili numai esteri plini (Fig. 1).
Orez. 1. EXEMPLE DE ESTERI pe bază de acid anorganic și carboxilic
Nomenclatura esterilor.
Denumirea este creată după cum urmează: mai întâi este indicată grupa R atașată acidului, apoi numele acidului cu sufixul „at” (ca și în denumirile sărurilor anorganice: carbon la sodiu, nitrat la crom). Exemple din Fig. 2
Orez. 2. NUMELE DE ESTERI. Fragmentele de molecule și fragmentele corespunzătoare de nume sunt evidențiate în aceeași culoare. Esterii sunt de obicei considerați ca produse de reacție între un acid și un alcool, de exemplu, propionatul de butii poate fi considerat ca rezultat al reacției dintre acidul propionic și butanol.
Dacă utilizați trivial ( cm. NUMELE TRIVIALE DE SUBSTANȚE) este numele acidului inițial, apoi numele compusului include cuvântul „ester”, de exemplu, C 3 H 7 COOC 5 H 11 - esterul amilic al acidului butiric.
Clasificarea și compoziția esterilor.
Dintre esterii studiați și utilizați pe scară largă, majoritatea sunt compuși derivați din acizi carboxilici. Esterii pe bază de acizi minerali (anorganici) nu sunt atât de diverși, deoarece clasa acizilor minerali este mai puțin numeroasă decât acizii carboxilici (varietatea compușilor este unul dintre caracteristicile chimiei organice).
Când numărul de atomi de C din acidul carboxilic și alcoolul original nu depășește 6-8, esterii corespunzători sunt lichide uleioase incolore, cel mai adesea cu un miros fructat. Ele formează un grup de esteri de fructe. Dacă un alcool aromatic (care conține un nucleu aromatic) este implicat în formarea unui ester, atunci astfel de compuși, de regulă, au un miros floral mai degrabă decât fructat. Toți compușii din acest grup sunt practic insolubili în apă, dar ușor solubili în majoritatea solvenților organici. Acești compuși sunt interesanți datorită gamei lor largi de arome plăcute (Tabelul 1), unii dintre ei au fost mai întâi izolați din plante și ulterior sintetizati artificial.
| Masă 1. NIȚI ESTERI, având o aromă fructată sau florală (fragmentele alcoolilor originali în formula compusă și în denumire sunt evidențiate cu caractere aldine) | ||
| Formula ester | Nume | Aromă |
| CH 3 COO C4H9 | Butil acetat | pară |
| C3H7COO CH 3 | Metil Ester al acidului butiric | măr |
| C3H7COO C2H5 | Etil Ester al acidului butiric | ananas |
| C4H9COO C2H5 | Etil | purpuriu |
| C4H9COO C5H11 | Isoamil ester al acidului izovaleric | banană |
| CH 3 COO CH2C6H5 | Benzil acetat | iasomie |
| C6H5COO CH2C6H5 | Benzil benzoat | floral |
Când dimensiunea grupelor organice incluse în esteri crește la C 15–30, compușii capătă consistența unor substanțe plastice, ușor de înmuiat. Acest grup se numește ceară, ele sunt de obicei inodore. Ceara de albine conține un amestec de diverși esteri, unul dintre componentele cerii, care a fost izolat și determinată compoziția sa, este esterul miricil al acidului palmitic C 15 H 31 COOC 31 H 63. Ceara chinezească (un produs al excreției de coșenilă - insecte din Asia de Est) conține ester cerilic al acidului cerotic C 25 H 51 COOC 26 H 53. În plus, cerurile conțin și acizi carboxilici liberi și alcooli, care includ grupe organice mari. Cerurile nu sunt umezite de apă și sunt solubile în benzină, cloroform și benzen.
Al treilea grup este grăsimile. Spre deosebire de cele două grupe anterioare bazate pe alcooli monohidroxilici ROH, toate grăsimile sunt esteri formați din alcoolul trihidroxilic glicerol HOCH 2 – CH (OH) – CH 2 OH. Acizii carboxilici care formează grăsimile au de obicei un lanț de hidrocarburi cu 9-19 atomi de carbon. Grăsimile animale (unt de vacă, miel, untură) sunt substanțe plastice, fuzibile. Grăsimile vegetale (măsline, semințe de bumbac, ulei de floarea soarelui) sunt lichide vâscoase. Grăsimile animale constau în principal dintr-un amestec de gliceride de acid stearic și palmitic (Fig. 3A, B). Uleiurile vegetale conțin gliceride ale acizilor cu o lungime a lanțului de carbon puțin mai scurtă: C 11 H 23 COOH lauric și C 13 H 27 COOH miristic. (ca și acizii stearic și palmitic, aceștia sunt acizi saturați). Astfel de uleiuri pot fi depozitate în aer pentru o lungă perioadă de timp, fără a le schimba consistența și, prin urmare, sunt numite neuscare. În schimb, uleiul din semințe de in conține gliceridă nesaturată de acid linoleic (Figura 3B). Când este aplicat într-un strat subțire la suprafață, un astfel de ulei se usucă sub influența oxigenului atmosferic în timpul polimerizării de-a lungul legăturilor duble și se formează o peliculă elastică care este insolubilă în apă și solvenți organici. Uleiul natural de uscare este fabricat din ulei de in.
Orez. 3. Gliceride ale acidului stearic și palmitic (A și B)– componente ale grăsimii animale. Glicerida acidului linoleic (B) este o componentă a uleiului de semințe de in.
Esterii acizilor minerali (alchil sulfați, alchil borați care conțin fragmente de alcooli inferiori C 1–8) sunt lichide uleioase, esterii alcoolilor superiori (începând de la C 9) sunt compuși solizi.
Proprietățile chimice ale esterilor.
Cea mai caracteristică a esterilor acizilor carboxilici este scindarea hidrolitică (sub influența apei) a legăturii esterice într-un mediu neutru, aceasta se desfășoară lent și se accelerează vizibil în prezența acizilor sau a bazelor; Ionii H + și HO – catalizează acest proces (Fig. 4A), ionii hidroxil acționând mai eficient. Hidroliza în prezența alcaline se numește saponificare. Dacă luați o cantitate de alcali suficientă pentru a neutraliza tot acidul format, atunci are loc saponificarea completă a esterului. Acest proces se desfășoară la scară industrială, iar glicerolul și acizii carboxilici superiori (C 15–19) se obțin sub formă de săruri de metale alcaline, care sunt săpunul (Fig. 4B). Fragmentele de acizi nesaturați conținute în uleiurile vegetale, ca orice compuși nesaturați, pot fi hidrogenate, hidrogenul se atașează de legături duble și se formează compuși similari grăsimilor animale (Fig. 4B). Folosind această metodă, grăsimile dure sunt produse industrial pe bază de ulei de floarea soarelui, soia sau porumb. Margarina este făcută din produse de hidrogenare a uleiurilor vegetale amestecate cu grăsimi animale naturale și diverși aditivi alimentari.
Principala metodă de sinteză este interacțiunea unui acid carboxilic și a unui alcool, catalizată de acid și însoțită de eliberarea de apă. Această reacție este opusă celei prezentate în fig. 3A. Pentru ca procesul să meargă în direcția dorită (sinteza esterului), apa este distilată (distilată) din amestecul de reacție. Prin studii speciale folosind atomi marcați, s-a putut stabili că în timpul procesului de sinteză, atomul de O, care face parte din apa rezultată, este desprins de acid (marcat cu un cadru punctat roșu), și nu de alcool ( opțiunea nerealizată este evidențiată cu un cadru punctat albastru).
Folosind aceeași schemă, se obțin esteri ai acizilor anorganici, de exemplu, nitroglicerină (Fig. 5B). În loc de acizi, pot fi utilizate clorurile acide, metoda este aplicabilă atât pentru acizii carboxilici (Fig. 5C), cât și pentru acizii anorganici (Fig. 5D).
Interacțiunea sărurilor de acid carboxilic cu halogenuri de RCl conduce, de asemenea, la esteri (Fig. 5D reacția este convenabilă prin faptul că este ireversibilă - sarea anorganică eliberată este imediat îndepărtată din mediul de reacție organic sub formă de precipitat);
Utilizarea esterilor.
Formiatul de etil HCOOC 2 H 5 și acetatul de etil H 3 COOC 2 H 5 sunt utilizați ca solvenți pentru lacuri celulozice (pe bază de nitroceluloză și acetat de celuloză).
Esterii pe bază de alcooli inferiori și acizi (Tabelul 1) sunt utilizați în industria alimentară pentru a crea esențe de fructe, iar esterii pe bază de alcooli aromatici în industria parfumurilor.
Lubrifianții, compozițiile de impregnare pentru hârtie (hârtie ceară) și piele sunt realizate din ceară, acestea sunt incluse și în cremele cosmetice și unguentele medicinale.
Grăsimile, împreună cu carbohidrații și proteinele, alcătuiesc un set de alimente necesare nutriției, fac parte din toate celulele vegetale și animale în plus, atunci când se acumulează în organism, joacă rolul unei rezerve de energie; Datorită conductibilității sale termice scăzute, stratul de grăsime protejează bine animalele (în special animalele marine - balene sau morse) de hipotermie.
Grăsimile animale și vegetale sunt materii prime pentru producerea acizilor carboxilici superiori, a detergenților și a glicerolului (Fig. 4), utilizate în industria cosmetică și ca componentă a diverșilor lubrifianți.
Nitroglicerina (Fig. 4) este un medicament binecunoscut și exploziv, baza dinamitei.
Uleiurile uscate sunt fabricate din uleiuri vegetale (Fig. 3), care formează baza vopselelor în ulei.
Esterii acidului sulfuric (Fig. 2) sunt utilizați în sinteza organică ca reactivi de alchilare (introducerea unei grupări alchil într-un compus), iar esterii acidului fosforic (Fig. 5) sunt utilizați ca insecticide, precum și aditivi la uleiurile lubrifiante.
Mihail Levitsky