Introducción -3-
1. Edificio -4-
2. Nomenclatura e isomería -6-
3. Propiedades físicas y estar en la naturaleza -7-
4. Propiedades químicas -8-
5. Recibir -9-
6. Aplicación -10-
6.1 Aplicación de ésteres de ácidos inorgánicos -10-
6.2 Uso de ésteres de ácidos orgánicos -12-
Conclusión -14-
Fuentes de información utilizadas -15-
Apéndice -16-
Introducción
Entre los derivados funcionales de los ácidos, un lugar especial lo ocupan los ésteres, derivados de ácidos en los que el hidrógeno ácido se reemplaza por radicales alquilo (o generalmente hidrocarbonados).
Los ésteres se dividen según el ácido del que derivan (inorgánico o carboxílico).
Entre los ésteres, un lugar especial lo ocupan los ésteres naturales: grasas y aceites, que están formados por el alcohol trihídrico glicerol y ácidos grasos superiores que contienen un número par de átomos de carbono. Las grasas forman parte de los organismos vegetales y animales y sirven como una de las fuentes de energía de los organismos vivos, que se libera durante la oxidación de las grasas.
El objetivo de mi trabajo es proporcionar un conocimiento detallado de esta clase de compuestos orgánicos, como los ésteres, y un examen en profundidad del ámbito de aplicación de los representantes individuales de esta clase.
1. Estructura
Fórmula general de ésteres de ácidos carboxílicos:
donde R y R" son radicales hidrocarbonados (en los ésteres del ácido fórmico, R es un átomo de hidrógeno).
Fórmula general de grasas:
donde R", R", R"" son radicales de carbono.
Las grasas son “simples” o “mixtas”. Las grasas simples contienen residuos de los mismos ácidos (es decir, R’ = R" = R""), mientras que las grasas mixtas contienen ácidos diferentes.
Los ácidos grasos más comunes que se encuentran en las grasas son:
Ácidos alcanoicos
1. Ácido butírico CH 3 - (CH 2) 2 - COOH
3. Ácido palmítico CH 3 - (CH 2) 14 - COOH
4. Ácido esteárico CH 3 - (CH 2) 16 - COOH
Ácidos alquénicos
5. Ácido oleico C 17 H 33 COOH
CH3-(CH2)7-CH === CH-(CH2)7-COOH
Ácidos alcadienoicos
6. Ácido linoleico C 17 H 31 COOH
CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH = CH-CH 2 -CH = CH-COOH
Ácidos alcatrienoicos
7. Ácido linolénico C 17 H 29 COOH
CH 3 CH 2 CH = CHCH 2 CH == CHCH 2 CH = CH(CH 2) 4 COOH
2. Nomenclatura e isomería
Los nombres de los ésteres se derivan del nombre del radical hidrocarbonado y del nombre del ácido, en el que se utiliza el sufijo en lugar de la terminación -ova. - en , Por ejemplo:
Los siguientes tipos de isomería son característicos de los ésteres:
1. La isomería de la cadena de carbono comienza en el residuo ácido con ácido butanoico, en el residuo alcohol con alcohol propílico, por ejemplo, el isobutirato de etilo, el acetato de propilo y el acetato de isopropilo son isómeros del butirato de etilo.
2. Isomería de la posición del grupo éster -CO-O-. Este tipo de isomería comienza con ésteres cuyas moléculas contienen al menos 4 átomos de carbono, como el acetato de etilo y el propionato de metilo.
3. Isomería entre clases, por ejemplo, el ácido propanoico es isómero del acetato de metilo.
Para los ésteres que contienen un ácido insaturado o un alcohol insaturado, son posibles dos tipos más de isomería: la isomería de la posición del enlace múltiple y la isomería cis y trans.
3. Propiedades físicas y ocurrencia en la naturaleza.
Los ésteres de ácidos carboxílicos inferiores y alcoholes son líquidos volátiles e insolubles en agua. Muchos de ellos tienen un olor agradable. Por ejemplo, el butirato de butilo huele a piña, el acetato de isoamilo huele a pera, etc.
Ésteres superiores ácidos grasos y alcoholes: sustancias cerosas, inodoras, insolubles en agua.
El agradable aroma de flores, frutas y bayas se debe en gran medida a la presencia de ciertos ésteres en ellos.
Las grasas se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza. Junto con los hidrocarburos y las proteínas, forman parte de todos los organismos vegetales y animales y constituyen una de las partes principales de nuestra alimentación.
Por estado de agregación A temperatura ambiente, las grasas se dividen en líquidas y sólidas. Las grasas sólidas, por regla general, están formadas por ácidos saturados, mientras que las grasas líquidas (a menudo llamadas aceites) están formadas por ácidos insaturados. Las grasas son solubles en disolventes orgánicos e insolubles en agua.
4. Propiedades químicas
1. Reacción de hidrólisis o saponificación. Dado que la reacción de esterificación es reversible, en presencia de ácidos, se produce la reacción de hidrólisis inversa:
La reacción de hidrólisis también está catalizada por álcalis; en este caso, la hidrólisis es irreversible, ya que el ácido y el álcali resultantes forman una sal:
2. Reacción de adición. Los ésteres que contienen un ácido o alcohol insaturado son capaces de reacciones de adición.
3. Reacción de recuperación. La reducción de ésteres con hidrógeno da como resultado la formación de dos alcoholes:
4. Reacción de formación de amidas. Bajo la influencia del amoníaco, los ésteres se convierten en amidas ácidas y alcoholes:
5. Recibo
1. Reacción de esterificación:
Los alcoholes reaccionan con ácidos minerales y orgánicos formando ésteres. La reacción es reversible (el proceso inverso es la hidrólisis de ésteres).
La reactividad de los alcoholes monohídricos en estas reacciones disminuye de primaria a terciaria.
2. Interacción de anhídridos de ácido con alcoholes:
3. Interacción de halogenuros de ácido con alcoholes:
6. Solicitud
6.1 Uso de ésteres de ácidos inorgánicos
Ésteres de ácido bórico - boratos de trialquilo- Se obtiene fácilmente calentando alcohol y ácido bórico con la adición de ácido sulfúrico concentrado. El bornometil éter (trimetilborato) hierve a 65 ° C, el boro etil éter (trietil borato) hierve a 119 ° C. Los ésteres de ácido bórico se hidrolizan fácilmente con agua.
La reacción con ácido bórico sirve para establecer la configuración. alcoholes polihídricos y se utilizó repetidamente en el estudio de los azúcares.
Éteres de ortosílice- líquidos. El éter metílico hierve a 122° C, el éter etílico a 156° C. La hidrólisis con agua se produce fácilmente incluso en frío, pero se produce de forma gradual y, en ausencia de agua, conduce a la formación de formas de anhídrido de alto peso molecular en las que se unen átomos de silicio. entre sí a través de oxígeno (grupos siloxano):
Estas sustancias de alto peso molecular (polialcoxisiloxanos) se utilizan como aglutinantes que pueden soportar temperaturas bastante altas, en particular para recubrir la superficie de moldes de fundición de metales de precisión.Los dialquildiclorosilanos reaccionan de manera similar al SiCl 4, por ejemplo ((CH 3) 2 SiCl 2, formando derivados dialcoxi:
Su hidrólisis con falta de agua da los llamados polialquilsiloxanos:
Tienen pesos moleculares diferentes (pero muy significativos) y son líquidos viscosos que se utilizan como lubricantes resistentes al calor, y con esqueletos de siloxano aún más largos, resinas y cauchos aislantes eléctricos resistentes al calor.
Ésteres del ácido ortotitánico. Su Se obtienen de manera similar a los éteres de ortosilicio mediante la reacción:
Estos son líquidos que se hidrolizan fácilmente a alcohol metílico y TiO 2 y se usan para impregnar telas y hacerlas impermeables.
Ésteres de ácido nítrico. Se obtienen tratando alcoholes con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico concentrado. El nitrato de metilo CH 3 ONO 2 (pe 60° C) y el nitrato de etilo C 2 H 5 ONO 2 (pe 87° C) se pueden destilar con cuidado, pero cuando se calientan por encima del punto de ebullición o cuando se detonan explotan con mucha fuerza.
Como explosivos se utilizan etilenglicol y nitratos de glicerina, incorrectamente llamados nitroglicol y nitroglicerina. La nitroglicerina en sí (un líquido pesado) es incómoda y peligrosa de manipular.
Pentrito: tetranitrato de pentaeritritol C(CH 2 ONO 2) 4, obtenido tratando el pentaeritritol con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico, también es un potente explosivo explosivo.
El nitrato de glicerol y el nitrato de pentaeritritol tienen un efecto vasodilatador y se utilizan como agentes sintomáticos para la angina de pecho.
Ésteres. Entre los derivados funcionales de los ácidos, un lugar especial lo ocupan los ésteres: derivados de ácidos en los que el átomo de hidrógeno en el grupo carboxilo se reemplaza por un radical hidrocarbonado. Fórmula general de ésteres.
donde R y R" son radicales hidrocarbonados (en los ésteres del ácido fórmico, R es un átomo de hidrógeno).
Nomenclatura e isomería. Los nombres de los ésteres se derivan del nombre del radical hidrocarbonado y del nombre del ácido, en el que se utiliza el sufijo -am en lugar de la terminación -ova, por ejemplo:
Los ésteres se caracterizan por tres tipos de isomería:
- 1. La isomería de la cadena de carbono comienza en el residuo ácido con ácido butanoico, en el residuo alcohol con alcohol propílico, por ejemplo, el isobutirato de etilo, el acetato de propilo y el acetato de isopropilo son isómeros del butirato de etilo.
- 2. Isomería de la posición del grupo éster --CO--O--. Este tipo de isomería comienza con ésteres cuyas moléculas contienen al menos 4 átomos de carbono, como el acetato de etilo y el propionato de metilo.
- 3. Isomería entre clases, por ejemplo, el ácido propanoico es isómero del acetato de metilo.
Para los ésteres que contienen un ácido insaturado o un alcohol insaturado, son posibles dos tipos más de isomería: la isomería de la posición del enlace múltiple y la isomería cis y trans.
Propiedades físicas de los ésteres. Los ésteres de ácidos carboxílicos inferiores y alcoholes son líquidos volátiles e insolubles en agua. Muchos de ellos tienen un olor agradable. Por ejemplo, el butirato de butilo huele a piña, el acetato de isoamilo huele a pera, etc.
Los ésteres de ácidos grasos superiores y alcoholes son sustancias cerosas, inodoros e insolubles en agua.
Propiedades químicas de los ésteres. 1. Reacción de hidrólisis o saponificación. Dado que la reacción de esterificación es reversible, en presencia de ácidos, se produce la reacción de hidrólisis inversa:
La reacción de hidrólisis también está catalizada por álcalis; en este caso, la hidrólisis es irreversible, ya que el ácido y el álcali resultantes forman una sal:
- 2. Reacción de adición. Los ésteres que contienen un ácido o alcohol insaturado son capaces de reacciones de adición.
- 3. Reacción de recuperación. La reducción de ésteres con hidrógeno da como resultado la formación de dos alcoholes:
4. Reacción de formación de amidas. Bajo la influencia del amoníaco, los ésteres se convierten en amidas ácidas y alcoholes:
17. Estructura, clasificación, isomería, nomenclatura, métodos de preparación, propiedades físicas, propiedades químicas de los aminoácidos.
Los aminoácidos (ácidos aminocarboxílicos) son compuestos orgánicos cuya molécula contiene simultáneamente grupos carboxilo y amina.
Los aminoácidos pueden considerarse como derivados de ácidos carboxílicos en los que uno o más átomos de hidrógeno están reemplazados por grupos amina.
Los aminoácidos son incoloros. sustancias cristalinas, altamente soluble en agua. Muchos de ellos tienen un sabor dulce. Todos los aminoácidos son compuestos anfóteros; pueden exhibir tanto propiedades ácidas debido a la presencia del grupo carboxilo -COOH en sus moléculas, como propiedades básicas debido al grupo amino -NH2. Los aminoácidos interactúan con ácidos y álcalis:
NH2 --CH2 --COOH + HCl > HCl * NH2 --CH2 --COOH (sal clorhidrato de glicina)
NH 2 --CH 2 --COOH + NaOH > H 2 O + NH 2 --CH 2 --COONa (sal sódica de glicina)
Debido a esto, las soluciones de aminoácidos en agua tienen las propiedades de soluciones tampón, es decir. se encuentran en estado de sales internas.
NH 2 --CH 2 COOH N + H 3 --CH 2 COO -
Los aminoácidos normalmente pueden sufrir todas las reacciones características de los ácidos carboxílicos y las aminas.
Esterificación:
NH 2 --CH 2 --COOH + CH 3 OH > H 2 O + NH 2 --CH 2 --COOCH 3 (éster metílico de glicina)
Una característica importante de los aminoácidos es su capacidad de policondensarse, lo que lleva a la formación de poliamidas, incluidos péptidos, proteínas, nailon y nailon.
Reacción de formación de péptidos:
HOOC --CH2 --NH --H + HOOC --CH2 --NH2 > HOOC --CH2 --NH --CO --CH2 --NH2 + H2O
El punto isoeléctrico de un aminoácido es el valor de pH en el que la proporción máxima de moléculas de aminoácidos tiene carga cero. A este pH, el aminoácido es menos móvil en el campo eléctrico y esta propiedad se puede utilizar para separar aminoácidos, así como proteínas y péptidos.
Un zwitterion es una molécula de aminoácido en la que el grupo amino se representa como -NH 3 + y el grupo carboxi se representa como -COO? . Una molécula de este tipo tiene un momento dipolar significativo con carga neta cero. Es a partir de estas moléculas que se forman los cristales de la mayoría de los aminoácidos.
Algunos aminoácidos tienen múltiples grupos amino y grupos carboxilo. Para estos aminoácidos es difícil hablar de algún zwitterión específico.
La mayoría de los aminoácidos se pueden obtener mediante la hidrólisis de proteínas o como resultado de reacciones químicas:
CH3COOH + Cl2+ (catalizador) > CH2ClCOOH + HCl; CH 2 ClCOOH + 2NH 3 > NH 2 --CH 2 COOH + NH 4 Cl
Los ésteres pueden considerarse como derivados de ácidos en los que el átomo de hidrógeno del grupo carboxilo se sustituye por un radical hidrocarbonado:
Nomenclatura.
Los ésteres reciben el nombre de los ácidos y alcoholes cuyos residuos participan en su formación, por ejemplo H-CO-O-CH3 - formiato de metilo o éster metílico del ácido fórmico; - acetato de etilo o éster etílico del ácido acético.
Métodos de obtención.
1. Interacción de alcoholes y ácidos (reacción de esterificación):
2. Interacción de cloruros ácidos y alcoholes (o alcoholatos de metales alcalinos):
Propiedades físicas.
Los ésteres de ácidos inferiores y alcoholes son líquidos más ligeros que el agua y con un olor agradable. Sólo los ésteres con el menor número de átomos de carbono son solubles en agua. Los ésteres son altamente solubles en alcohol y éter distil.
Propiedades químicas.
1. La hidrólisis de ésteres es la reacción más importante de este grupo de sustancias. La hidrólisis bajo la influencia del agua es una reacción reversible. Para desplazar el equilibrio hacia la derecha se utilizan álcalis:
2. La reducción de ésteres con hidrógeno conduce a la formación de dos alcoholes:
3. Bajo la influencia del amoníaco, los ésteres se convierten en amidas ácidas:
Grasas. Las grasas son mezclas de ésteres formados por el alcohol trihídrico glicerol y ácidos grasos superiores. Fórmula general de grasas:
donde R son radicales de ácidos grasos superiores.
Muy a menudo, la composición de las grasas incluye ácidos palmítico y esteárico saturados y ácidos oleico y linoleico insaturados.
Obtención de grasas.
Actualmente, sólo tiene importancia práctica la obtención de grasas de fuentes naturales de origen animal o vegetal.
Propiedades físicas.
Las grasas formadas por ácidos saturados son sólidas y las grasas insaturadas son líquidas. Todos son muy poco solubles en agua, muy solubles en éter dietílico.
Propiedades químicas.
1. La hidrólisis o saponificación de las grasas se produce bajo la influencia del agua (reversible) o álcalis (irreversible):
La hidrólisis alcalina produce sales de ácidos grasos superiores, llamadas jabones.
2. La hidrogenación de grasas es el proceso de agregar hidrógeno a los residuos de ácidos insaturados que forman las grasas. En este caso, los residuos de ácidos insaturados se convierten en residuos de ácidos saturados y las grasas pasan de líquidas a sólidas.
De los nutrientes más importantes (proteínas, grasas y carbohidratos), las grasas tienen la mayor reserva de energía.
Si el ácido de partida es polibásico, entonces es posible la formación de ésteres completos (se reemplazan todos los grupos HO) o de ésteres ácidos (sustitución parcial). Para los ácidos monobásicos sólo son posibles los ésteres completos (Fig. 1).
Arroz. 1. EJEMPLOS DE ÉSTERES a base de ácido inorgánico y carboxílico
Nomenclatura de ésteres.
El nombre se crea de la siguiente manera: primero se indica el grupo R unido al ácido, luego el nombre del ácido con el sufijo "at" (como en los nombres de las sales inorgánicas: carbono en sodio, nitrato en cromo). Ejemplos en la Fig. 2
Arroz. 2. NOMBRES DE ÉSTERES. Los fragmentos de moléculas y los correspondientes fragmentos de nombres se resaltan en el mismo color. Generalmente se piensa que los ésteres son productos de reacción entre un ácido y un alcohol; por ejemplo, el propionato de butilo puede considerarse el resultado de la reacción entre el ácido propiónico y el butanol.
Si usa trivial ( centímetro. NOMBRES TRIVIAL DE SUSTANCIAS) es el nombre del ácido de partida, luego el nombre del compuesto incluye la palabra "éster", por ejemplo, C 3 H 7 COOC 5 H 11 - éster amílico del ácido butírico.
Clasificación y composición de ésteres.
Entre los ésteres estudiados y ampliamente utilizados, la mayoría son compuestos derivados de ácidos carboxílicos. Los ésteres a base de ácidos minerales (inorgánicos) no son tan diversos, porque la clase de ácidos minerales es menos numerosa que la de los ácidos carboxílicos (la variedad de compuestos es una de las características distintivas de la química orgánica).
Cuando el número de átomos de C en el ácido carboxílico y el alcohol originales no excede de 6 a 8, los ésteres correspondientes son líquidos aceitosos incoloros, generalmente con olor a fruta. Forman un grupo de ésteres de frutas. Si en la formación de un éster interviene un alcohol aromático (que contiene un núcleo aromático), entonces dichos compuestos, por regla general, tienen un olor floral más que afrutado. Todos los compuestos de este grupo son prácticamente insolubles en agua, pero fácilmente solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos. Estos compuestos son interesantes por su amplia gama de aromas agradables (Cuadro 1), algunos de ellos fueron aislados primero de plantas y luego sintetizados artificialmente;
| Mesa 1. ALGUNOS ÉSTERES, con aroma afrutado o floral (los fragmentos de los alcoholes originales en la fórmula compuesta y en el nombre están resaltados en negrita) | ||
| Fórmula éster | Nombre | Aroma |
| CH 3 COO C4H9 | Butilo acetato | pera |
| C 3 H 7 COO capítulo 3 | MetiloÉster de ácido butírico | manzana |
| C 3 H 7 COO C2H5 | EtiloÉster de ácido butírico | piña |
| C 4 H 9 COO C2H5 | Etilo | carmesí |
| C 4 H 9 COO C5H11 | isoamiloéster del ácido isovalérico | banana |
| CH 3 COO CH2C6H5 | bencilo acetato | jazmín |
| C6H5COO CH2C6H5 | bencilo benzoato | floral |
Cuando el tamaño de los grupos orgánicos incluidos en los ésteres aumenta a C 15-30, los compuestos adquieren la consistencia de sustancias plásticas que se ablandan fácilmente. Este grupo se llama ceras; suelen ser inodoras. La cera de abejas contiene una mezcla de varios ésteres; uno de los componentes de la cera, que se aisló y se determinó su composición, es el éster miricílico del ácido palmítico C 15 H 31 COOC 31 H 63. Cera china (producto de la excreción de la cochinilla) Asia Oriental) contiene éster cerílico del ácido cerotínico C 25 H 51 COOC 26 H 53. Además, las ceras también contienen ácidos carboxílicos y alcoholes libres, que incluyen grandes grupos orgánicos. Las ceras no se humedecen con agua y son solubles en gasolina, cloroformo y benceno.
El tercer grupo son las grasas. A diferencia de los dos grupos anteriores basados en alcoholes monohídricos ROH, todas las grasas son ésteres formados a partir del alcohol trihídrico glicerol HOCH 2 – CH (OH) – CH 2 OH. Los ácidos carboxílicos que forman las grasas suelen tener una cadena de hidrocarburos con entre 9 y 19 átomos de carbono. Las grasas animales (mantequilla de vaca, cordero, manteca de cerdo) son sustancias plásticas y fusibles. Las grasas vegetales (aceite de oliva, de semilla de algodón, de girasol) son líquidos viscosos. Las grasas animales se componen principalmente de una mezcla de glicéridos de ácido esteárico y palmítico (Fig. 3A, B). Los aceites vegetales contienen glicéridos de ácidos con una longitud de cadena de carbono ligeramente más corta: láurico C 11 H 23 COOH y mirístico C 13 H 27 COOH. (Al igual que los ácidos esteárico y palmítico, estos son ácidos saturados). Estos aceites se pueden almacenar al aire durante mucho tiempo sin cambiar su consistencia y, por lo tanto, se denominan no secantes. Por el contrario, el aceite de linaza contiene glicérido de ácido linoleico insaturado (Figura 3B). Cuando se aplica en una capa delgada a la superficie, dicho aceite se seca bajo la influencia del oxígeno atmosférico durante la polimerización a lo largo de dobles enlaces y se forma una película elástica que es insoluble en agua y solventes orgánicos. El aceite secante natural se elabora a partir de aceite de linaza.
Arroz. 3. GLICÉRIDOS DE ÁCIDO ESTEÁRICO Y PALMÍTICO (A Y B)– componentes de la grasa animal. El glicérido de ácido linoleico (B) es un componente del aceite de linaza.
Los ésteres de ácidos minerales (sulfatos de alquilo, boratos de alquilo que contienen fragmentos de alcoholes inferiores C 1 a 8) son líquidos aceitosos, los ésteres de alcoholes superiores (a partir de C 9) son compuestos sólidos.
Propiedades químicas de los ésteres.
Lo más característico de los ésteres de ácidos carboxílicos es la escisión hidrolítica (bajo la influencia del agua) del enlace éster en un ambiente neutro, que ocurre lentamente y se acelera notablemente en presencia de ácidos o bases; Los iones H + y HO – catalizan este proceso (Fig. 4A), y los iones hidroxilo actúan de manera más eficiente. La hidrólisis en presencia de álcalis se llama saponificación. Si se toma una cantidad de álcali suficiente para neutralizar todo el ácido formado, se produce la saponificación completa del éster. Este proceso se lleva a cabo a escala industrial y se obtienen glicerol y ácidos carboxílicos superiores (C 15-19) en forma de sales de metales alcalinos, que son jabón (Fig. 4B). Los fragmentos de ácidos insaturados contenidos en los aceites vegetales, como cualquier compuesto insaturado, pueden hidrogenarse, el hidrógeno se une a dobles enlaces y se forman compuestos similares a las grasas animales (Fig. 4B). Mediante este método se producen industrialmente grasas duras a base de aceite de girasol, soja o maíz. La margarina se elabora a partir de productos de hidrogenación de aceites vegetales mezclados con grasas animales naturales y diversos aditivos alimentarios.
El principal método de síntesis es la interacción de un ácido carboxílico y un alcohol, catalizada por el ácido y acompañada de la liberación de agua. Esta reacción es la opuesta a la que se muestra en la Fig. 3A. Para que el proceso avance en la dirección deseada (síntesis de éster), se destila (destila) agua de la mezcla de reacción. Mediante estudios especiales utilizando átomos marcados, se pudo establecer que durante el proceso de síntesis, el átomo de O, que forma parte del agua resultante, se desprende del ácido (marcado con un marco de puntos rojos), y no del alcohol ( la opción no realizada está resaltada con un marco de puntos azul).
Utilizando el mismo esquema se obtienen ésteres de ácidos inorgánicos, por ejemplo, nitroglicerina (Fig. 5B). En lugar de ácidos, se pueden utilizar cloruros de ácido; el método es aplicable tanto para ácidos carboxílicos (Fig. 5C) como para ácidos inorgánicos (Fig. 5D).
La interacción de las sales de ácido carboxílico con los haluros de RCl también conduce a la formación de ésteres (Fig. 5D, la reacción es conveniente porque es irreversible: la sal inorgánica liberada se elimina inmediatamente del medio de reacción orgánico en forma de precipitado);
Uso de ésteres.
El formiato de etilo HCOOC 2 H 5 y el acetato de etilo H 3 COOC 2 H 5 se utilizan como disolventes para barnices de celulosa (a base de nitrocelulosa y acetato de celulosa).
Los ésteres basados en alcoholes y ácidos inferiores (Tabla 1) se utilizan en la industria alimentaria para crear esencias de frutas, y los ésteres basados en alcoholes aromáticos- en la industria del perfume.
Los abrillantadores, lubricantes, composiciones impregnantes para papel (papel encerado) y cuero se elaboran a partir de ceras y también se incluyen en cremas cosméticas y ungüentos medicinales;
Las grasas, junto con los carbohidratos y las proteínas, conforman un conjunto de alimentos necesarios para la nutrición; forman parte de todas las células vegetales y animales, además, cuando se acumulan en el organismo, desempeñan el papel de reserva energética; Debido a su baja conductividad térmica, la capa de grasa protege bien a los animales (especialmente a los marinos, ballenas o morsas) de la hipotermia.
animales y grasas vegetales Son materias primas para la producción de ácidos carboxílicos superiores, detergentes y glicerina (Fig. 4), utilizadas en la industria cosmética y como componente de diversos lubricantes.
La nitroglicerina (Fig. 4) es una droga y un explosivo muy conocido, la base de la dinamita.
Los aceites secantes se elaboran a partir de aceites vegetales (Fig. 3), que forman la base de las pinturas al óleo.
Los ésteres de ácido sulfúrico (Fig. 2) se utilizan en síntesis orgánica como reactivos alquilantes (introduciendo un grupo alquilo en un compuesto), y los ésteres de ácido fosfórico (Fig. 5) se utilizan como insecticidas, así como aditivos para aceites lubricantes.
Mijaíl Levitski
Los ésteres suelen denominarse compuestos obtenidos por reacción de esterificación a partir de ácidos carboxílicos. En este caso el OH- del grupo carboxilo se sustituye por un radical alcoxi. Como resultado se forman ésteres, cuya fórmula generalmente se escribe como R-COO-R."
Estructura del grupo éster.
Polaridad enlaces químicos en las moléculas de éster es similar a la polaridad de los enlaces en los ácidos carboxílicos. La principal diferencia es la ausencia de un átomo de hidrógeno móvil, en lugar del cual se encuentra un residuo de hidrocarburo. En este caso, el centro electrófilo está ubicado en el átomo de carbono del grupo éster. Pero el átomo de carbono del grupo alquilo conectado a él también está polarizado positivamente.
La electrofilicidad y, por tanto, las propiedades químicas de los ésteres, están determinadas por la estructura del residuo de hidrocarburo que reemplaza al átomo de H en el grupo carboxilo. Si un radical hidrocarbonado forma un sistema conjugado con un átomo de oxígeno, la reactividad aumenta notablemente. Esto ocurre, por ejemplo, en los ésteres acrílicos y vinílicos.
Propiedades físicas
La mayoría de los ésteres son líquidos o sustancias cristalinas con un aroma agradable. Su punto de ebullición suele ser inferior al de los ácidos carboxílicos de pesos moleculares similares. Esto confirma la disminución de las interacciones intermoleculares y esto, a su vez, se explica por la ausencia de enlaces de hidrógeno entre moléculas vecinas.
Sin embargo, al igual que las propiedades químicas de los ésteres, las propiedades físicas dependen de las características estructurales de la molécula. Más precisamente, del tipo de alcohol y ácido carboxílico a partir del cual se forma. Sobre esta base, los ésteres se dividen en tres grupos principales:
- Ésteres frutales. Se forman a partir de ácidos carboxílicos inferiores y los mismos alcoholes monohídricos. Líquidos con agradables olores florales y frutales característicos.
- Ceras. Son derivados de ácidos y alcoholes superiores (número de átomos de carbono de 15 a 30), cada uno de los cuales tiene un grupo funcional. Son sustancias plásticas que se ablandan fácilmente en las manos. El componente principal de la cera de abejas es el palmitato de miricilo C 15 H 31 COOC 31 H 63, y el chino es el éster de ácido cerótico C 25 H 51 COOC 26 H 53. Son insolubles en agua, pero solubles en cloroformo y benceno.
- Grasas. Formado a partir de glicerol y ácidos carboxílicos medios y superiores. Las grasas animales suelen ser sólidas en condiciones normales, pero se derriten fácilmente cuando aumenta la temperatura (mantequilla, manteca, etc.). Las grasas vegetales se caracterizan por un estado líquido (aceites de linaza, oliva, soja). La diferencia fundamental en la estructura de estos dos grupos, que afecta las diferencias en las propiedades físicas y químicas de los ésteres, es la presencia o ausencia de enlaces múltiples en el residuo ácido. Las grasas animales son glicéridos de ácidos carboxílicos insaturados y las grasas vegetales son ácidos saturados.
Propiedades químicas
Los ésteres reaccionan con los nucleófilos, lo que da como resultado la sustitución del grupo alcoxi y la acilación (o alquilación) del agente nucleófilo. Si la fórmula estructural de un éster contiene un átomo de hidrógeno α, entonces es posible la condensación del éster.
1. Hidrólisis. Es posible la hidrólisis ácida y alcalina, que es la reacción inversa a la esterificación. En el primer caso, la hidrólisis es reversible y el ácido actúa como catalizador:
R-COO-R" + H2O<―>R-COO-H + R"-OH
La hidrólisis básica es irreversible y suele denominarse saponificación, y las sales de sodio y potasio de los ácidos grasos carboxílicos se denominan jabones:
R-COO-R" + NaOH ―> R-COO-Na + R"-OΗ
2. Amonólisis. El amoníaco puede actuar como agente nucleofílico:
R-COO-R" + NH 3 ―> R-СО-NH 2 + R"-OH
3. Transesterificación. Esta propiedad química de los ésteres también puede atribuirse a los métodos de preparación. Bajo la influencia de alcoholes en presencia de H + u OH -, es posible reemplazar el radical hidrocarbonado unido al oxígeno:
R-COO-R" + R""-OH ―> R-COO-R"" + R"-OH
4. La reducción con hidrógeno conduce a la formación de moléculas de dos alcoholes diferentes:
R-СО-OR" + LiAlH 4 ―> R-СΗ 2 -ОХ + R"OH
5. La combustión es otra reacción típica de los ésteres:
2CΗ 3 -COO-CΗ 3 + 7O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O
6. Hidrogenación. Si hay múltiples enlaces en la cadena de hidrocarburos de una molécula de éter, entonces es posible la adición de moléculas de hidrógeno a lo largo de ellos, lo que ocurre en presencia de platino u otros catalizadores. Por ejemplo, es posible obtener grasas sólidas hidrogenadas (margarina) a partir de aceites.
Aplicación de ésteres
Los ésteres y sus derivados se utilizan en diversas industrias. Muchos de ellos disuelven bien diversos compuestos orgánicos y se utilizan en perfumería y en la industria alimentaria para producir polímeros y fibras de poliéster.
Acetato de etilo. Utilizado como disolvente de nitrocelulosa, acetato de celulosa y otros polímeros, para la fabricación y disolución de barnices. Por su agradable aroma se utiliza en la industria alimentaria y de perfumería.
Acetato de butilo. También se utiliza como disolvente, pero también resinas de poliéster.
Acetato de vinilo (CH 3 -COO-CH=CH 2). Se utiliza como base polimérica necesaria en la preparación de pegamentos, barnices, fibras sintéticas y películas.
Éter malónico. Debido a sus especiales propiedades químicas, este éster se utiliza ampliamente en la síntesis química para la producción de ácidos carboxílicos, compuestos heterocíclicos y ácidos aminocarboxílicos.
Ftalatos. Los ésteres de ácido ftálico se utilizan como aditivos plastificantes para polímeros y cauchos sintéticos, y el ftalato de dioctilo también se utiliza como repelente.
Acrilato de metilo y metacrilato de metilo. Se polimerizan fácilmente para formar láminas de vidrio orgánico resistentes a diversas influencias.
