Esteri

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 11 ianuarie 2021; verificările necesită 8 modificări .

Esterii , sau esterii (din altă greacă αἰθήρ - „ eter ”), sunt derivați ai acizilor oxigenați (atât carboxilici , cât și anorganici ), având formula generală R k E (= O) l (OH) m , unde l ≠ 0 , care sunt formal produși de substituție a atomilor de hidrogen în hidroxili —OH ai funcției acid pentru un reziduu de hidrocarbură (alifatic, alchenil, aromatic sau heteroaromatic); sunt considerate și derivați acilici ai alcoolilor . În nomenclatură Esterii IUPAC includ, de asemenea, derivați acil ai analogilor de calcogenuri ai alcoolilor ( tioli , selenoli și teluroli) [1] .

Ei diferă de eteri (eteri), în care doi radicali de hidrocarburi sunt legați printr-un atom de oxigen (R 1 —O—R 2 ).

Esteri ai acizilor carboxilici

În cazul esterilor acizilor carboxilici, se disting două clase de esteri:

esteri proprii ai acizilor carboxilici cu formula generală R1 - COO -R2 , unde R1 şi R2 sunt radicali hidrocarburi.
ortoesteri ai acizilor carboxilici cu formula generală R1- C ( OR2 ) 3 , în care R1 şi R2 sunt radicali hidrocarburi . Ortoesteri ai acizilor carboxilici sunt analogi funcționali ai cetalilor și acetalilor cu formula generală R—C(OR′) 2 —R″, produși ai adăugării de alcooli la grupa carbonil a cetonelor sau aldehidelor .

Esterii ciclici ai hidroxiacizilor se numesc lactone și se evidențiază într-un grup separat de compuși.

Sinteză

Principalele metode de obținere a esterilor:

Eterificare - interacțiunea acizilor și alcoolilor în condiții de cataliză acidă , de exemplu, obținerea acetatului de etil din acid acetic și alcool etilic :

{\mathsf {CH_{3}COOH+C_{2}H_{5}OH\ {\xrightarrow[{}]{H^{+))}\ CH_{3}COOC_{2}H_{5 }+H_{2}O}}

Un caz special al reacției de esterificare este reacția de transesterificare a esterilor cu alcooli, acizi carboxilici sau alți esteri:

{\mathsf {R^{1}COOR^{2}+R^{3}OH\rightarrow R^{1}COOR^{3}+R^{2}OH))

{\mathsf {R^{1}COOR^{2}+R^{3}COOH\rightarrow R^{3}COOR^{2}+R^{1}COOH))

{\mathsf {R^{1}COOR^{2}+R^{3}COOR^{4}\rightarrow R^{1}COOR^{4}+R^{3}COOR^{2 }}}

Reacțiile de esterificare și transesterificare sunt reversibile, deplasarea echilibrului către formarea produselor țintă se realizează prin îndepărtarea unuia dintre produși din amestecul de reacție (cel mai adesea, prin distilarea alcoolului, esterului, acidului sau apei mai volatile; în în ultimul caz, la punctele de fierbere relativ scăzute ale substanțelor inițiale, distilarea apei este utilizată în compoziția amestecurilor azeotrope ).
interacțiunea anhidridelor sau halogenurilor de acid carboxilic cu alcooli, de exemplu, obținerea acetatului de etil din anhidridă acetică și alcool etilic :

{\mathsf {(CH_{3}CO)_{2}O+2C_{2}H_{5}OH\rightarrow 2CH_{3}COOC_{2}H_{5}+H_{2}O} }

reacția sărurilor acide cu halogenuri de alchil

{\mathsf {RCOOMe+R^{1}Hal\rightarrow RCOOR^{1}+MeHal))

Adăugarea de acizi carboxilici la alchene în condiții de cataliză acidă (inclusiv acizi Lewis ):

{\mathsf {RCOOH+R^{1}CH{\text{=}}CHR^{2}\rightarrow RCOOCHR^{1}CH_{2}R^{2)))

Alcooliza nitrililor în prezența acizilor:

{\mathsf {RCN+H^{+}\rightarrow RC^{+}{\text{=}}NH))

{\mathsf {RC^{+}{\text{=}}NH+R^{1}OH\rightarrow RC(SAU^{1}){\text{=}}N^{+}H_ {2}}}

{\mathsf {RC(SAU^{1}){\text{=}}NH_{2}+H_{2}O\rightarrow RCOOR^{1}+NH_{4}^{+))}

Alchilarea acizilor carboxilici cu aril alchil triazeni :

{\mathsf {R^{1}COOH+ArN{\text{=}}N{\text{-}}NHR\rightarrow R^{1}COOR+ArNH_{2}+N_{2}} }

Proprietăți și reactivitate

Esterii acizilor carboxilici inferiori și ai alcoolilor monohidroxilici simpli sunt lichide volatile, incolore, cu un miros caracteristic, adesea fructat. Esterii acizilor carboxilici superiori sunt solide incolore al căror punct de topire depinde atât de lungimea lanțurilor de carbon ale reziduurilor de acil și alcool, cât și de structura acestora.

În spectrele IR ale esterilor, există benzi caracteristice ale grupului carboxil — vibrații de întindere ale legăturilor C=O la 1750–1700 cm – 1 și C–O la 1275–1050 cm – 1 .

Atomul de carbon al grupării carbonil de esteri este electrofil, ca urmare, ele sunt caracterizate prin reacții de substituție a reziduului de alcool cu scindarea legăturii acil-oxigen:

{\mathsf {RCOOR^{1}+Nu^{-}\rightarrow RCONu+R^{1}O^{-},Nu\ =\ OH,R^{2}O,NH_{2} ,R_{2}NH,R_{2}CH}}

Astfel de reacții cu nucleofilii de oxigen (apă și alcooli) sunt adesea catalizate de acizi datorită protonării atomului de oxigen carbonil pentru a forma un carbocation extrem de electrofil:

{\mathsf {RCOOR^{1}+H^{+}\rightarrow RC^{+}OHOR^{1)))

care reacţionează în continuare cu apa ( hidroliza ) sau alcoolul (transesterificare). Hidroliza esterilor în condiții de cataliză acidă este reversibilă, în timp ce hidroliza într-un mediu alcalin este ireversibilă datorită formării ionilor de carboxilat RCOO − , care nu prezintă proprietăți electrofile.

Esterii inferiori reacţionează cu amoniacul, formând amide , deja la temperatura camerei: de exemplu, cloracetatul de etil reacţionează cu amoniacul apos, formând cloracetamidă deja la 0 ° C [2] , în cazul esterilor superiori, amonoliza are loc la temperaturi mai ridicate.

Aplicație

Esterii sunt folosiți pe scară largă ca solvenți , plastifianți , agenți de aromatizare .

Esterii acidului formic :

HCOOCH3 - formiat de metil , tbp = 32°C ; solvent pentru grăsimi , uleiuri minerale și vegetale, celuloză, acizi grași; agent de acilare; folosit la producerea unor uretani , formamidă .
HCOOC2H5 - formiat de etil , tbp = 53 °C; azotat de celuloză și solvent acetat; agent de acilare; parfum pentru săpun, se adaugă la unele soiuri de rom pentru a-i conferi o aromă caracteristică; utilizat în producerea vitaminelor B1, A, E.
HCOOCH 2 CH (CH 3 ) 2 - izobutil formiatul seamănă oarecum cu mirosul de zmeură .
HCOOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - formiat de izoamil ( formiat de izopentil ), un solvent pentru rășini și nitroceluloză.
HCOOCH2C6H5 - formiat de benzii , tbp = 202 ° C ; are un miros de iasomie ; folosit ca solvent pentru lacuri si coloranti.
Formiatul de HCOOCH 2 CH 2 C 6 H 5-2 - feniletil are miros de crizanteme .

Esteri ai acidului acetic :

CH3COOCH3 - acetat de metil , tbp = 58 °C ; în ceea ce privește puterea de dizolvare, este asemănător cu acetona și este folosit în unele cazuri ca înlocuitor, dar este mai toxic decât acetona.
CH3COOC2H5 - acetat de etil , pf = 78 ° C ; ca și acetona dizolvă majoritatea polimerilor. În comparație cu acetona, avantajul ei este un punct de fierbere mai mare (volatilitate mai mică).
CH3COOC3H7 - acetat de n -propil , tbp = 102 ° C ; este similar ca putere de dizolvare cu acetatul de etil.
CH3COOCH (CH3 ) 2 - acetat de izopropil , tbp = 88°C; din punct de vedere al proprietăților solventului, acesta ocupă o poziție intermediară între acetatul de etil și propil.
CH3COOC5H11 - n - acetat de amil ( n- pentil acetat ) , pf = 148 °C ; amintește de un miros de pară, este folosit ca diluant pentru lacuri, deoarece se evaporă mai lent decât acetatul de etil.
CH 3 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - acetat de izoamil (acetat de izopentil) , utilizat ca component al esentelor de pere si banane .
CH 3 COOC 8 H 17 - acetatul de n - octil are miros de portocale.

Esteri ai acidului butiric :

C3H7COOCH3 - butirat de metil , tbp = 102,5 ° C ; miroase a ranet.
C3H7COOC2H5 - butirat de etil , tbp = 121,5 ° C ; _ _ are un miros caracteristic de ananas.
C3H7COOC4H9 - butirat de butii , tbp = 166,4 ° C ; _ _
C 3 H 7 COOC 5 H 11 - n- amilbutirat ( n- pentilbutirat ) și C 3 H 7 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - izoamil butirat ( izopentil butirat ) au miros de pere și servesc, de asemenea, ca solvenți în lacuri de unghii.

Esteri ai acidului izovaleric :

(CH 3 ) 2 CHCH 2 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - izoamilizovalerat ( izopentilizovalerat ) are un miros de mere.

Aplicații medicale

La sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, când sinteza organică făcea primii pași, mulți esteri au fost sintetizați și testați de către farmacologi. Ele au devenit baza unor astfel de medicamente precum salol , validol etc. Ca iritant și analgezic local, salicilatul de metil a fost utilizat pe scară largă , care acum a fost înlocuit practic de medicamente mai eficiente.

Esteri ai acizilor anorganici

În esterii acizilor anorganici (minerale), un radical de hidrocarbură (de exemplu, alchil ) înlocuiește unul sau mai mulți atomi de hidrogen ai unui oxoacid anorganic, astfel încât esterii acizilor anorganici pot fi atât medii, cât și acizi.

Esterii sunt similari structural cu sarurile acizilor. Deci, esterii acizilor fosforic , nitric , sulfuric și alți acizi sunt fosfații organici , nitrații , sulfații și, respectiv, alții.

Următoarele sunt exemple de esteri ai acizilor anorganici:

Acid		Esteri
Nume	Formulă	Nume	Formula generala		Exemple
Nume	Formulă	Nume	Molecular	Structural	Exemple
Acid fosforic	H3PO4 _ _ _	Esteri fosforici (fosfați)	(RO) n P(=O)(OH) 3-n unde n = 1-3	(cazul n = 3 )	( CH30) P (O) (OH) 2 - fosfat de metil ( CH30) 2P (O)OH - dimetil fosfat ( CH30) 3PO - fosfat de trimetil
Acid azotic	HNO3 _	Esteri de nitrați (nitrați)	(RO)N(=O)O		C2H5ONO2 - nitrat de etil _ _ _ CHONO 2 (CH 2 ONO 2 ) 2 - nitroglicerină
Acid azot	HNO 2	Esteri de nitriți (nitriți)	(RO)N(=O)		C2H5ONO - azotit de etil C 3 H 7 ONO - nitrit de propil
Acid sulfuric	H2SO4 _ _ _	Esteri de sulfat (sulfați)	(R10 )S( = O) 2 ( OR2 )		C2H5OS02OH - sulfat de etil _ _ ( C2H50 ) 2S02 - sulfat de dietil _ _
acid sulfuros	H2SO3 _ _ _	Esteri sulfiți (sulfiți)	(R10 )S( = O)( OR2 )
Acid carbonic	H2CO3 _ _ _	Eteri de carbon (carbonați) [en]	(R10 )C( = O)( OR2 )		( CH30) 2CO - carbonat de dimetil ( C6H5O ) 2CO - carbonat de difenil
Acid boric	H3BO3 _ _ _	Esteri boric (borați)	(RO ) 3B		( CH30) 3B - trimetilborat ( C6H50 ) 3B - trifenilborat _

În tabel, în formulele moleculare generale ale esterilor, simbolul = O denotă gruparea oxo.

Literatură

Mendeleev D. I. , Monastyrsky D. N. Eteri complexe // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.

Note

Clase de compuși organici
hidrocarburi	Alcani Alchenele Arene Alchinele dienes Cicloalcani
Conținând oxigen	Alcoolii Eteri (esteri) Aldehide Cetone Keteny acizi carboxilici Esteri (esteri) ortestere Carbohidrați Grasimi Chinone Fenolii Enolii Hidroxiacizi Oxoacizi Peroxizii
Conținând azot	Amine oxizi de amine Amide hidrazide Hidrazonele Osazones Compuși nitro Compuși nitrozoși Imine oxime Nitroni Acizi nitrolici Compuși diazoici Săruri de diazoniu Nitrili Izonitrili azide organice Izocianați Aminoacizi Veverițe Peptide
Sulf	Tioli sulfuri sulfoxizi Sulfone Tioesteri Salt Bunte Xantați disulfuri Acizi sulfonici Acizi sulfinici Tioaldehide Tiocetone Acizi tiocarboxilici Tiocianați organici Izotiocianați
Conțin fosfor	Fosfine Acizi fosfonici acizi fosfinici Acizi fosfonici Acid nucleic Nucleotide
haloorganic	halocarburi Compuși organofluorinați Perfluorocarburi Compuși organoclorați Compuși bromoorganici Compuși organiciodici
organosiliciu	Silani Silazans Siltienii Siloxani Siliconi
Organoelement	germaniuorganic organobor Organotina Plumb organic Aluminiu organic Mercur organic Alte organometalice
Alte clase importante	Compuși ciclici