Introduzione -3-
1. Edificio -4-
2. Nomenclatura e isomeria -6-
3. Proprietà fisiche e stare nella natura -7-
4. Proprietà chimiche -8-
5. Ricezione -9-
6. Applicazione -10-
6.1 Applicazione di esteri di acidi inorganici -10-
6.2 Uso di esteri di acidi organici -12-
Conclusione -14-
Fonti di informazione utilizzate -15-
Appendice -16-
Introduzione
Tra i derivati funzionali degli acidi, un posto speciale è occupato dagli esteri - derivati di acidi in cui l'idrogeno acido è sostituito da radicali alchilici (o generalmente idrocarburici).
Gli esteri si dividono a seconda dell'acido da cui derivano (inorganico o carbossilico).
Tra gli esteri, un posto speciale è occupato dagli esteri naturali: grassi e oli, formati dall'alcol trivalente glicerolo e da acidi grassi superiori contenenti un numero pari di atomi di carbonio. I grassi fanno parte degli organismi vegetali e animali e servono come una delle fonti di energia degli organismi viventi, che viene rilasciata durante l'ossidazione dei grassi.
Lo scopo del mio lavoro è fornire una conoscenza dettagliata di questa classe di composti organici, come gli esteri, e un esame approfondito dell'ambito di applicazione dei singoli rappresentanti di questa classe.
1. Struttura
Formula generale degli esteri dell'acido carbossilico:
dove R e R" sono radicali idrocarburici (negli esteri dell'acido formico R è un atomo di idrogeno).
Formula generale dei grassi:
dove R", R", R"" sono radicali carboniosi.
I grassi sono “semplici” o “misti”. I grassi semplici contengono residui degli stessi acidi (cioè R’ = R" = R""), mentre i grassi misti ne contengono di diversi.
Gli acidi grassi più comuni presenti nei grassi sono:
Acidi alcanoici
1. Acido butirrico CH 3 - (CH 2) 2 - COOH
3. Acido palmitico CH 3 - (CH 2) 14 - COOH
4. Acido stearico CH 3 - (CH 2) 16 - COOH
Acidi alchenici
5. Acido oleico C 17 H 33 COOH
CH3 -(CH2)7 -CH === CH-(CH2)7 -COOH
Acidi alcadienoici
6. Acido linoleico C 17 H 31 COOH
CH3 -(CH2)4 -CH = CH-CH2 -CH = CH-COOH
Acidi alcatrienoici
7. Acido linolenico C 17 H 29 COOH
CH3 CH2 CH = CHCH2 CH == CHCH2 CH = CH(CH2) 4 COOH
2. Nomenclatura e isomeria
I nomi degli esteri derivano dal nome del radicale idrocarburico e dal nome dell'acido, in cui viene utilizzato il suffisso al posto della desinenza -ova - A , Per esempio:
I seguenti tipi di isomerismo sono caratteristici degli esteri:
1. L'isomeria della catena del carbonio inizia nel residuo acido con acido butanoico, nel residuo alcolico con alcol propilico, ad esempio l'isobutirrato di etile, l'acetato di propile e l'acetato di isopropile sono isomerici con l'etil butirrato.
2. Isomeria della posizione del gruppo estere -CO-O-. Questo tipo di isomeria inizia con esteri le cui molecole contengono almeno 4 atomi di carbonio, come l'acetato di etile e il propionato di metile.
3. Isomeria interclasse, ad esempio, l'acido propanoico è isomerico rispetto all'acetato di metile.
Per gli esteri contenenti un acido insaturo o un alcol insaturo sono possibili altri due tipi di isomerismo: isomerismo della posizione del legame multiplo e isomerismo cis-, trans.
3. Proprietà fisiche e presenza in natura
Gli esteri degli acidi carbossilici inferiori e degli alcoli sono liquidi volatili e insolubili in acqua. Molti di loro hanno un odore gradevole. Ad esempio, il butil butirrato odora di ananas, l'acetato di isoamile odora di pera, ecc.
Esteri superiori acidi grassi e alcoli: sostanze cerose, inodori, insolubili in acqua.
Il gradevole aroma di fiori, frutti e bacche è in gran parte dovuto alla presenza di alcuni esteri in essi contenuti.
I grassi sono ampiamente distribuiti in natura. Insieme agli idrocarburi e alle proteine, fanno parte di tutti gli organismi vegetali e animali e costituiscono una delle parti principali della nostra alimentazione.
Di stato di aggregazione A temperatura ambiente i grassi si dividono in liquidi e solidi. I grassi solidi, di norma, sono formati da acidi saturi, mentre i grassi liquidi (spesso chiamati oli) sono formati da acidi insaturi. I grassi sono solubili in solventi organici e insolubili in acqua.
4. Proprietà chimiche
1. Reazione di idrolisi o saponificazione. Poiché la reazione di esterificazione è reversibile, quindi, in presenza di acidi, avviene la reazione di idrolisi inversa:
La reazione di idrolisi è catalizzata anche da alcali; in questo caso l'idrolisi è irreversibile, poiché l'acido e l'alcali risultanti formano un sale:
2. Reazione di addizione. Gli esteri contenenti un acido insaturo o un alcol sono capaci di reazioni di addizione.
3. Reazione di recupero. La riduzione degli esteri con idrogeno porta alla formazione di due alcoli:
4. Reazione di formazione delle ammidi. Sotto l'influenza dell'ammoniaca, gli esteri vengono convertiti in ammidi acide e alcoli:
5. Ricevuta
1. Reazione di esterificazione:
Gli alcoli reagiscono con acidi minerali e organici, formando esteri. La reazione è reversibile (il processo inverso è l'idrolisi degli esteri).
La reattività degli alcoli monovalenti in queste reazioni diminuisce da primario a terziario.
2. Interazione delle anidridi acide con gli alcoli:
3. Interazione degli alogenuri acidi con gli alcoli:
6. Applicazione
6.1 Uso di esteri di acidi inorganici
Esteri dell'acido borico - borati di trialchile- facilmente ottenibile riscaldando alcool e acido borico con l'aggiunta di acido solforico concentrato. L'etere bornometile (trimetil borato) bolle a 65 ° C, l'etere etilico di boro (trietil borato) bolle a 119 ° C. Gli esteri dell'acido borico vengono facilmente idrolizzati dall'acqua.
La reazione con acido borico serve a stabilire la configurazione alcoli polivalenti ed è stato più volte utilizzato nello studio degli zuccheri.
Eteri di ortosilice- liquidi. L'etere metilico bolle a 122° C, l'etere etilico a 156° C. L'idrolisi con acqua avviene facilmente anche a freddo, ma avviene gradualmente e in mancanza di acqua porta alla formazione di forme di anidride ad alto peso molecolare in cui sono collegati atomi di silicio tra loro attraverso l'ossigeno (gruppi silossanici):
Queste sostanze ad alto peso molecolare (polialcossisilossani) vengono utilizzate come leganti in grado di resistere a temperature piuttosto elevate, in particolare per rivestire la superficie di stampi per fusione di metalli di precisione.I dialchildiclorosilani reagiscono in modo simile a SiCl 4, ad esempio ((CH 3) 2 SiCl 2, formando dialcossi derivati:
La loro idrolisi in mancanza di acqua dà i cosiddetti polialchilsilossani:
Hanno pesi molecolari diversi (ma molto significativi) e sono liquidi viscosi utilizzati come lubrificanti resistenti al calore e, con scheletri di silossano ancora più lunghi, resine e gomme isolanti elettrici resistenti al calore.
Esteri dell'acido ortotitanico. Loro si ottengono analogamente agli eteri di ortosilicio mediante la reazione:
Si tratta di liquidi che si idrolizzano facilmente in alcol metilico e TiO 2 e vengono utilizzati per impregnare i tessuti per renderli impermeabili.
Esteri dell'acido nitrico. Si ottengono trattando gli alcoli con una miscela di acido nitrico e acido solforico concentrato. Il nitrato di metile CH 3 ONO 2 (pe 60° C) e il nitrato di etile C 2 H 5 ONO 2 (pe 87° C) possono essere distillati con cautela, ma se riscaldati oltre il punto di ebollizione o quando fatti esplodere esplodono molto forte.
Come esplosivi vengono utilizzati il glicole etilenico e i nitrati di glicerina, erroneamente chiamati nitroglicole e nitroglicerina. La nitroglicerina stessa (un liquido pesante) è scomoda e pericolosa da maneggiare.
Pentrite - pentaeritritolo tetranitrato C(CH 2 ONO 2) 4, ottenuto trattando il pentaeritritolo con una miscela di acido nitrico e solforico, è anche un forte esplosivo esplosivo.
Il nitrato di glicerolo e il nitrato di pentaeritritolo hanno un effetto vasodilatatore e sono usati come agenti sintomatici per l'angina pectoris.
Esteri. Tra i derivati funzionali degli acidi, un posto speciale occupano gli esteri: derivati degli acidi in cui l'atomo di idrogeno nel gruppo carbossilico è sostituito da un radicale idrocarburico. Formula generale degli esteri
dove R e R" sono radicali idrocarburici (negli esteri dell'acido formico R è un atomo di idrogeno).
Nomenclatura e isomeria. I nomi degli esteri derivano dal nome del radicale idrocarburico e dal nome dell'acido, in cui viene utilizzato il suffisso -am al posto della desinenza -ova, ad esempio:
Gli esteri sono caratterizzati da tre tipi di isomeria:
- 1. L'isomeria della catena di carbonio inizia nel residuo acido con acido butanoico, nel residuo alcolico con alcol propilico, ad esempio l'isobutirrato di etile, l'acetato di propile e l'acetato di isopropile sono isomerici con l'etil butirrato.
- 2. Isomeria della posizione del gruppo estere --CO--O--. Questo tipo di isomerismo inizia con esteri le cui molecole contengono almeno 4 atomi di carbonio, come l'acetato di etile e il metil propionato.
- 3. Isomeria interclasse, ad esempio, l'acido propanoico è isomerico rispetto all'acetato di metile.
Per gli esteri contenenti un acido insaturo o un alcol insaturo sono possibili altri due tipi di isomerismo: isomerismo della posizione del legame multiplo e isomerismo cis-, trans.
Proprietà fisiche degli esteri. Gli esteri degli acidi carbossilici inferiori e degli alcoli sono liquidi volatili e insolubili in acqua. Molti di loro hanno un odore gradevole. Ad esempio, il butil butirrato odora di ananas, l'acetato di isoamile odora di pera, ecc.
Gli esteri degli acidi grassi superiori e degli alcoli sono sostanze cerose, inodori e insolubili in acqua.
Proprietà chimiche degli esteri. 1. Reazione di idrolisi o saponificazione. Poiché la reazione di esterificazione è reversibile, quindi, in presenza di acidi, avviene la reazione di idrolisi inversa:
La reazione di idrolisi è catalizzata anche da alcali; in questo caso l'idrolisi è irreversibile, poiché l'acido e l'alcali risultanti formano un sale:
- 2. Reazione di addizione. Gli esteri contenenti un acido insaturo o un alcol sono capaci di reazioni di addizione.
- 3. Reazione di recupero. La riduzione degli esteri con idrogeno porta alla formazione di due alcoli:
4. Reazione di formazione delle ammidi. Sotto l'influenza dell'ammoniaca, gli esteri vengono convertiti in ammidi acide e alcoli:
17. Struttura, classificazione, isomeria, nomenclatura, metodi di preparazione, proprietà fisiche, proprietà chimiche degli amminoacidi
Gli amminoacidi (acidi amminocarbossilici) sono composti organici la cui molecola contiene contemporaneamente gruppi carbossilici e amminici.
Gli amminoacidi possono essere considerati derivati degli acidi carbossilici in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da gruppi amminici.
Gli amminoacidi sono incolori sostanze cristalline, altamente solubile in acqua. Molti di loro hanno un sapore dolce. Tutti gli amminoacidi sono composti anfoteri; possono presentare sia proprietà acide dovute alla presenza del gruppo carbossilico --COOH nelle loro molecole, sia proprietà basiche dovute al gruppo amminico --NH2. Gli amminoacidi interagiscono con acidi e alcali:
NH2 --CH2 --COOH + HCl > HCl * NH2 --CH2 --COOH (sale cloridrato di glicina)
NH 2 --CH 2 --COOH + NaOH > H 2 O + NH 2 --CH 2 --COONa (sale sodico della glicina)
Per questo motivo le soluzioni di amminoacidi in acqua hanno le proprietà di soluzioni tampone, cioè sono in uno stato di sali interni.
NH 2 --CH 2 COOH N + H 3 --CH 2 COO -
Gli amminoacidi possono solitamente subire tutte le reazioni caratteristiche degli acidi carbossilici e delle ammine.
Esterificazione:
NH 2 --CH 2 --COOH + CH 3 OH > H 2 O + NH 2 --CH 2 --COOCH 3 (glicina metil estere)
Una caratteristica importante degli amminoacidi è la loro capacità di policondensare, portando alla formazione di poliammidi, inclusi peptidi, proteine, nylon e nylon.
Reazione di formazione del peptide:
HOOC --CH2 --NH --H + HOOC --CH2 --NH2 > HOOC --CH2 --NH --CO --CH2 --NH2 + H2O
Il punto isoelettrico di un amminoacido è il valore del pH al quale la proporzione massima di molecole di amminoacido ha carica zero. A questo pH, l'amminoacido è meno mobile nel campo elettrico e questa proprietà può essere utilizzata per separare gli amminoacidi, nonché proteine e peptidi.
Uno zwitterione è una molecola di amminoacido in cui il gruppo amminico è rappresentato come -NH 3 + e il gruppo carbossilico è rappresentato come -COO? . Una tale molecola ha un momento dipolare significativo con carica netta nulla. È da tali molecole che vengono costruiti i cristalli della maggior parte degli amminoacidi.
Alcuni amminoacidi hanno più gruppi amminici e gruppi carbossilici. Per questi aminoacidi è difficile parlare di uno zwitterione specifico.
La maggior parte degli aminoacidi può essere ottenuta attraverso l'idrolisi delle proteine o come risultato di reazioni chimiche:
CH3COOH + Cl2+ (catalizzatore) > CH2ClCOOH + HCl; CH2ClCOOH + 2NH3 > NH2 --CH2COOH + NH4Cl
Gli esteri possono essere considerati derivati di acidi in cui l'atomo di idrogeno nel gruppo carbossilico è sostituito da un radicale idrocarburico:
Nomenclatura.
Gli esteri prendono il nome dagli acidi e dagli alcoli i cui residui partecipano alla loro formazione, ad esempio H-CO-O-CH3 - formiato di metile, o estere metilico dell'acido formico; - acetato di etile, o estere etilico dell'acido acetico.
Modalità di ottenimento.
1. Interazione di alcoli e acidi (reazione di esterificazione):
2. Interazione di cloruri acidi e alcoli (o alcolati di metalli alcalini):
Proprietà fisiche.
Gli esteri degli acidi inferiori e degli alcoli sono liquidi più leggeri dell'acqua, con un odore gradevole. Solo gli esteri con il minor numero di atomi di carbonio sono solubili in acqua. Gli esteri sono altamente solubili in alcool e etere distilico.
Proprietà chimiche.
1. L'idrolisi degli esteri è la reazione più importante di questo gruppo di sostanze. L'idrolisi sotto l'influenza dell'acqua è una reazione reversibile. Per spostare l'equilibrio a destra si utilizzano gli alcali:
2. La riduzione degli esteri con idrogeno porta alla formazione di due alcoli:
3. Sotto l'influenza dell'ammoniaca, gli esteri vengono convertiti in ammidi acide:
Grassi. I grassi sono miscele di esteri formati dall'alcol trivalente glicerolo e da acidi grassi superiori. Formula generale dei grassi:
dove R sono radicali di acidi grassi superiori.
Molto spesso la composizione dei grassi comprende acidi palmitico e stearico saturi e acidi oleico e linoleico insaturi.
Ottenere grassi.
Attualmente è di importanza pratica solo ottenere grassi da fonti naturali di origine animale o vegetale.
Proprietà fisiche.
I grassi formati da acidi saturi sono solidi e i grassi insaturi sono liquidi. Tutti sono molto poco solubili in acqua, altamente solubili in etere etilico.
Proprietà chimiche.
1. L'idrolisi o la saponificazione dei grassi avviene sotto l'influenza dell'acqua (reversibile) o degli alcali (irreversibile):
L'idrolisi alcalina produce sali di acidi grassi superiori, chiamati saponi.
2. L'idrogenazione dei grassi è il processo di aggiunta di idrogeno ai residui di acidi insaturi che compongono i grassi. In questo caso, i residui di acidi insaturi si trasformano in residui di acidi saturi e i grassi passano da liquidi a solidi.
Tra i nutrienti più importanti - proteine, grassi e carboidrati - i grassi hanno la maggiore riserva energetica.
Se l'acido iniziale è polibasico, è possibile la formazione di esteri completi - tutti i gruppi HO vengono sostituiti, o di esteri acidi - sostituzione parziale. Per gli acidi monobasici sono possibili solo esteri completi (Fig. 1).
Riso. 1. ESEMPI DI ESTERI a base di acido inorganico e carbossilico
Nomenclatura degli esteri.
Il nome viene creato come segue: prima viene indicato il gruppo R legato all'acido, poi il nome dell'acido con il suffisso “at” (come nei nomi dei sali inorganici: carbonio A sodio, nitrato A cromo). Esempi nella fig. 2
Riso. 2. NOMI DEGLI ESTERI. Frammenti di molecole e corrispondenti frammenti di nomi sono evidenziati con lo stesso colore. Gli esteri sono generalmente considerati prodotti di reazione tra un acido e un alcol, ad esempio il butil propionato può essere considerato il risultato della reazione tra acido propionico e butanolo;
Se usi banale ( cm. NOMI BANALI DI SOSTANZE) è il nome dell'acido di partenza, quindi il nome del composto include la parola "estere", ad esempio C 3 H 7 COOC 5 H 11 - estere amilico dell'acido butirrico.
Classificazione e composizione degli esteri.
Tra gli esteri studiati e ampiamente utilizzati, la maggior parte sono composti derivati da acidi carbossilici. Gli esteri a base di acidi minerali (inorganici) non sono così diversi, perché la classe degli acidi minerali è meno numerosa di quella degli acidi carbossilici (la varietà dei composti è uno dei tratti distintivi della chimica organica).
Quando il numero di atomi di C nell'acido carbossilico originale e nell'alcool non supera 6–8, gli esteri corrispondenti sono liquidi oleosi incolori, molto spesso con un odore fruttato. Formano un gruppo di esteri della frutta. Se un alcol aromatico (contenente un nucleo aromatico) è coinvolto nella formazione di un estere, allora tali composti, di regola, hanno un odore floreale piuttosto che fruttato. Tutti i composti di questo gruppo sono praticamente insolubili in acqua, ma facilmente solubili nella maggior parte dei solventi organici. Questi composti sono interessanti per la loro vasta gamma di aromi gradevoli (Tabella 1), alcuni di essi furono prima isolati dalle piante e successivamente sintetizzati artificialmente;
| Tavolo 1. ALCUNI ESTERI, dall'aroma fruttato o floreale (frammenti degli alcoli originari nella formula del composto e nel nome sono evidenziati in grassetto) | ||
| Formula dell'estere | Nome | Aroma |
| CH3COO C4H9 | Butile acetato | pera |
| C3H7COO CAP 3 | Metile Estere dell'acido butirrico | mela |
| C3H7COO C2H5 | Etilico Estere dell'acido butirrico | ananas |
| C4H9COO C2H5 | Etilico | cremisi |
| C4H9COO C5H11 | Isoamil estere dell'acido isovalerico | banana |
| CH3COO CH2C6H5 | Benzile acetato | gelsomino |
| C6H5COO CH2C6H5 | Benzile benzoato | floreale |
Quando la dimensione dei gruppi organici compresi negli esteri aumenta fino a C 15–30, i composti acquisiscono la consistenza di sostanze plastiche facilmente rammollibili. Questo gruppo è chiamato cere; solitamente sono inodori. La cera d'api contiene una miscela di vari esteri; uno dei componenti della cera, che è stata isolata e ne è stata determinata la composizione, è l'estere miricilico dell'acido palmitico C 15 H 31 COOC 31 H 63. Cera cinese (prodotto dell'escrezione di insetti cocciniglia) Asia orientale) contiene ceril estere dell'acido cerotinico C 25 H 51 COOC 26 H 53. Inoltre, le cere contengono anche acidi carbossilici liberi e alcoli, che includono grandi gruppi organici. Le cere non vengono bagnate dall'acqua e sono solubili in benzina, cloroformio e benzene.
Il terzo gruppo sono i grassi. A differenza dei due gruppi precedenti basati sugli alcoli monovalenti ROH, tutti i grassi sono esteri formati dall'alcol trivalente glicerolo HOCH 2 – CH (OH) – CH 2 OH. Gli acidi carbossilici che compongono i grassi solitamente hanno una catena idrocarburica con 9-19 atomi di carbonio. I grassi animali (burro di mucca, agnello, strutto) sono sostanze plastiche e fusibili. I grassi vegetali (oliva, semi di cotone, olio di girasole) sono liquidi viscosi. I grassi animali sono costituiti principalmente da una miscela di gliceridi dell'acido stearico e palmitico (Fig. 3A, B). Gli oli vegetali contengono gliceridi di acidi con una catena di carbonio leggermente più corta: laurico C 11 H 23 COOH e miristico C 13 H 27 COOH. (come gli acidi stearico e palmitico, questi sono acidi saturi). Tali oli possono essere conservati a lungo nell'aria senza modificarne la consistenza e pertanto sono chiamati non essiccanti. Al contrario, l'olio di semi di lino contiene gliceride dell'acido linoleico insaturo (Figura 3B). Quando applicato in uno strato sottile sulla superficie, tale olio si asciuga sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico durante la polimerizzazione lungo doppi legami e si forma una pellicola elastica insolubile in acqua e solventi organici. L'olio essiccante naturale è ottenuto da olio di lino.
Riso. 3. GLICERIDI DELL'ACIDO STEARICO E PALMITICO (A E B)– componenti del grasso animale. Il gliceride dell'acido linoleico (B) è un componente dell'olio di semi di lino.
Gli esteri degli acidi minerali (alchilsolfati, alchilborati contenenti frammenti di alcoli inferiori C 1–8) sono liquidi oleosi, gli esteri di alcoli superiori (a partire da C 9) sono composti solidi.
Proprietà chimiche degli esteri.
La caratteristica più caratteristica degli esteri degli acidi carbossilici è la scissione idrolitica (sotto l'influenza dell'acqua) del legame estere in un ambiente neutro procede lentamente e accelera notevolmente in presenza di acidi o basi, perché Gli ioni H + e HO – catalizzano questo processo (Fig. 4A), con gli ioni idrossile che agiscono in modo più efficiente. L'idrolisi in presenza di alcali è chiamata saponificazione. Se si prende una quantità di alcali sufficiente a neutralizzare tutto l'acido formato, si verifica la completa saponificazione dell'estere. Questo processo viene eseguito su scala industriale e il glicerolo e gli acidi carbossilici superiori (C 15–19) sono ottenuti sotto forma di sali di metalli alcalini, che sono sapone (Fig. 4B). I frammenti di acidi insaturi contenuti negli oli vegetali, come qualsiasi composto insaturo, possono essere idrogenati, l'idrogeno si attacca ai doppi legami e si formano composti simili ai grassi animali (Fig. 4B). Utilizzando questo metodo, i grassi duri vengono prodotti industrialmente a base di olio di girasole, soia o mais. La margarina è composta da prodotti di idrogenazione di oli vegetali mescolati con grassi animali naturali e vari additivi alimentari.
Il principale metodo di sintesi è l'interazione di un acido carbossilico e un alcol, catalizzata dall'acido e accompagnata dal rilascio di acqua. Questa reazione è opposta a quella mostrata in Fig. 3A. Affinché il processo proceda nella direzione desiderata (sintesi dell'estere), l'acqua viene distillata (distillata) dalla miscela di reazione. Attraverso appositi studi utilizzando atomi marcati, è stato possibile stabilire che durante il processo di sintesi, l'atomo di O, che fa parte dell'acqua risultante, si stacca dall'acido (contrassegnato con una cornice tratteggiata rossa), e non dall'alcol ( l'opzione non realizzata è evidenziata con una cornice tratteggiata blu).
Utilizzando lo stesso schema si ottengono esteri di acidi inorganici, ad esempio la nitroglicerina (Fig. 5B). Al posto degli acidi si possono utilizzare cloruri acidi; il metodo è applicabile sia agli acidi carbossilici (Fig. 5C) che a quelli inorganici (Fig. 5D).
L'interazione dei sali dell'acido carbossilico con gli alogenuri RCl porta anche alla formazione di esteri (Fig. 5D. la reazione è conveniente in quanto è irreversibile: il sale inorganico rilasciato viene immediatamente rimosso dal mezzo di reazione organico sotto forma di precipitato);
Uso degli esteri.
Il formiato di etile HCOOC 2 H 5 e l'acetato di etile H 3 COOC 2 H 5 sono usati come solventi per vernici di cellulosa (a base di nitrocellulosa e acetato di cellulosa).
Gli esteri a base di alcoli e acidi inferiori (Tabella 1) sono utilizzati nell'industria alimentare per creare essenze di frutta e gli esteri a base di alcoli aromatici- nell'industria dei profumi.
Lucidi, lubrificanti, composizioni impregnanti per carta (carta cerata) e pelle sono costituiti da cere e fanno parte anche di creme cosmetiche e unguenti medicinali;
I grassi, insieme ai carboidrati e alle proteine, costituiscono un insieme di alimenti necessari alla nutrizione; fanno parte di tutte le cellule vegetali e animali inoltre, quando si accumulano nell'organismo, svolgono il ruolo di riserva energetica; A causa della sua bassa conduttività termica, lo strato di grasso protegge bene gli animali (in particolare gli animali marini - balene o trichechi) dall'ipotermia.
Animali e grassi vegetali Sono materie prime per la produzione di acidi carbossilici superiori, detergenti e glicerina (Fig. 4), utilizzati nell'industria cosmetica e come componente di vari lubrificanti.
La nitroglicerina (Fig. 4) è un noto farmaco ed esplosivo, la base della dinamite.
Gli oli essiccanti sono costituiti da oli vegetali (Fig. 3), che costituiscono la base dei colori ad olio.
Gli esteri dell'acido solforico (Fig. 2) sono utilizzati nella sintesi organica come reagenti alchilanti (introducendo un gruppo alchilico in un composto) e gli esteri dell'acido fosforico (Fig. 5) sono usati come insetticidi, nonché additivi per oli lubrificanti.
Michail Levickij
Gli esteri sono solitamente chiamati composti ottenuti per reazione di esterificazione da acidi carbossilici. In questo caso, l'OH- del gruppo carbossilico viene sostituito da un radicale alcossilico. Di conseguenza, si formano esteri, la cui formula è generalmente scritta come R-COO-R."
Struttura del gruppo estere
Polarità legami chimici nelle molecole di esteri è simile alla polarità dei legami negli acidi carbossilici. La differenza principale è l'assenza di un atomo di idrogeno mobile, al posto del quale si trova un residuo idrocarburico. Allo stesso tempo, il centro elettrofilo si trova sull'atomo di carbonio del gruppo estere. Ma anche l'atomo di carbonio del gruppo alchilico ad esso collegato è polarizzato positivamente.
L'elettrofilicità, e quindi le proprietà chimiche degli esteri, sono determinate dalla struttura del residuo idrocarburico che prende il posto dell'atomo di H nel gruppo carbossilico. Se un radicale idrocarburico forma un sistema coniugato con un atomo di ossigeno, la reattività aumenta notevolmente. Ciò accade, ad esempio, negli esteri acrilici e vinilici.
Proprietà fisiche
La maggior parte degli esteri sono liquidi o sostanze cristalline con un aroma gradevole. Il loro punto di ebollizione è solitamente inferiore a quello degli acidi carbossilici di peso molecolare simile. Ciò conferma la diminuzione delle interazioni intermolecolari e questo, a sua volta, è spiegato dall'assenza di legami idrogeno tra molecole vicine.
Tuttavia, proprio come le proprietà chimiche degli esteri, le proprietà fisiche dipendono dalle caratteristiche strutturali della molecola. Più precisamente, dal tipo di alcol e acido carbossilico da cui è formato. Su questa base gli esteri si dividono in tre gruppi principali:
- Esteri fruttati. Sono formati da acidi carbossilici inferiori e dagli stessi alcoli monovalenti. Liquidi dai caratteristici odori gradevoli floreali e fruttati.
- Cere. Sono derivati di acidi e alcoli superiori (numero di atomi di carbonio da 15 a 30), ciascuno avente un gruppo funzionale. Si tratta di sostanze plastiche che si ammorbidiscono facilmente tra le mani. Il componente principale della cera d'api è il miricil palmitato C 15 H 31 COOC 31 H 63, mentre quello cinese è l'estere dell'acido cerotico C 25 H 51 COOC 26 H 53. Sono insolubili in acqua, ma solubili in cloroformio e benzene.
- Grassi. Formato da glicerolo e acidi carbossilici medi e superiori. I grassi animali sono generalmente solidi in condizioni normali, ma si sciolgono facilmente quando la temperatura aumenta (burro, strutto, ecc.). I grassi vegetali sono caratterizzati da uno stato liquido (oli di lino, oliva, soia). La differenza fondamentale nella struttura di questi due gruppi, che influenza le differenze nelle proprietà fisiche e chimiche degli esteri, è la presenza o l'assenza di legami multipli nel residuo acido. I grassi animali sono gliceridi di acidi carbossilici insaturi e i grassi vegetali sono acidi saturi.
Proprietà chimiche
Gli esteri reagiscono con i nucleofili, determinando la sostituzione del gruppo alcossilico e l'acilazione (o alchilazione) dell'agente nucleofilo. Se la formula strutturale di un estere contiene un atomo di idrogeno α, è possibile la condensazione dell'estere.
1. Idrolisi.È possibile l'idrolisi acida e alcalina, che è la reazione inversa dell'esterificazione. Nel primo caso l’idrolisi è reversibile e l’acido agisce da catalizzatore:
R-COO-R" + H2O<―>R-COO-H + R"-OH
L'idrolisi basica è irreversibile e viene solitamente chiamata saponificazione, mentre i sali di sodio e potassio degli acidi grassi carbossilici sono chiamati saponi:
R-COO-R" + NaOH ―> R-COO-Na + R"-OΗ
2. Ammonolisi. L'ammoniaca può agire come un agente nucleofilo:
R-COO-R" + NH 3 ―> R-СО-NH 2 + R"-OH
3. Transesterificazione. Questa proprietà chimica degli esteri può essere attribuita anche ai metodi di preparazione. Sotto l'influenza degli alcoli in presenza di H + o OH -, è possibile sostituire il radicale idrocarburico legato all'ossigeno:
R-COO-R" + R""-OH ―> R-COO-R"" + R"-OH
4. La riduzione con idrogeno porta alla formazione di molecole di due diversi alcoli:
R-СО-OR" + LiAlH 4 ―> R-СΗ 2 -ОХ + R"OH
5. La combustione è un'altra reazione tipica per gli esteri:
2CΗ3 -COO-CΗ3 + 7O2 = 6CO2 + 6H2O
6. Idrogenazione. Se ci sono più legami nella catena idrocarburica di una molecola eterea, lungo di essi è possibile l'aggiunta di molecole di idrogeno, che avviene in presenza di platino o altri catalizzatori. Ad esempio è possibile ottenere dagli oli grassi solidi idrogenati (margarina).
Applicazione degli esteri
Gli esteri e i loro derivati sono utilizzati in vari settori. Molti di loro dissolvono bene vari composti organici e vengono utilizzati in profumeria e nell'industria alimentare per produrre polimeri e fibre di poliestere.
Acetato di etile. Utilizzato come solvente per nitrocellulosa, acetato di cellulosa e altri polimeri, per la produzione e la dissoluzione di vernici. Per il suo aroma gradevole viene utilizzato nell'industria alimentare e dei profumi.
Acetato di butile. Utilizzato anche come solvente, ma anche resine poliestere.
Acetato di vinile (CH 3 -COO-CH=CH 2). Viene utilizzato come base polimerica necessaria nella preparazione di colle, vernici, fibre sintetiche e pellicole.
Etere malonico. Grazie alle sue speciali proprietà chimiche, questo estere è ampiamente utilizzato nella sintesi chimica per la produzione di acidi carbossilici, composti eterociclici e acidi amminocarbossilici.
Ftalati. Gli esteri dell'acido ftalico vengono utilizzati come additivi plastificanti per polimeri e gomme sintetiche e il diottilftalato viene utilizzato anche come repellente.
Metil acrilato e metil metacrilato. Polimerizzano facilmente per formare lastre di vetro organico resistenti a vari agenti.
