Esters

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. január 11-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 8 szerkesztést igényelnek .

Az észterek vagy észterek ( más görög αἰθήρ - " éter " szóból) oxigénsavak ( karbonsavak és szervetlenek ) származékai , amelyek általános képlete R k E (= O) l (OH) m , ahol l ≠ 0 , amely formálisan a hidrogénatomok hidroxilcsoportokban történő szubsztitúciójának termékei – a savas funkciós csoport OH-ja egy szénhidrogén-maradékra (alifás, alkenil-, aromás vagy heteroaromás); alkoholok acilszármazékainak is tekinthetők . A nómenklatúrában Az IUPAC -észterek közé tartoznak az alkoholok kalkogenid - analógjainak acilszármazékai is ( tiolok , szelenolok és tellurolok) [1] .

Különböznek az éterektől (éterek), amelyekben két szénhidrogén gyököt egy oxigénatom köt össze (R 1 —O—R 2 ).

Karboxilsavak észterei

A karbonsavak észterei esetében az észterek két osztályát különböztetjük meg:

az R1 -COO-R2 általános képletű karbonsavak megfelelő észterei , ahol R1 és R2 jelentése szénhidrogéncsoport.
az R1 - C(OR2 )3 általános képletű karbonsavak ortoészterei , ahol R1 és R2 jelentése szénhidrogéncsoport. A karbonsavak ortoészterei az R-C(OR') 2 -R ' általános képletü ketálok és acetálok funkcionális analógjai, amelyek alkoholoknak a ketonok vagy aldehidek karbonilcsoportjához való addíciójának termékei .

A hidroxisavak ciklikus észtereit laktonoknak nevezik , és különálló vegyületcsoportban tűnnek ki.

Szintézis

Az észterek előállításának fő módjai:

Éterezés - savak és alkoholok kölcsönhatása savas katalízis körülményei között , például etil - acetát előállítása ecetsavból és etil-alkoholból :

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

Az észterezési reakció speciális esete az észterek alkoholokkal, karbonsavakkal vagy más észterekkel való átészterezési reakciója:

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

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

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

Az észterezési és átészterezési reakciók reverzibilisek, az egyensúly eltolódása a céltermékek képződése felé az egyik termék reakcióelegyből történő eltávolításával érhető el (leggyakrabban illékonyabb alkohol, észter, sav vagy víz desztillálásával; az utóbbi esetben a kiindulási anyagok viszonylag alacsony forráspontján víz desztillációját alkalmazzák azeotróp keverékek összetételében ).
anhidridek vagy karbonsav- halogenidek kölcsönhatása alkoholokkal, például etil - acetát előállítása ecetsavanhidridből és etil-alkoholból :

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

savas sók reakciója alkil - halogenidekkel

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

Karbonsavak hozzáadása alkénekhez savas katalízis körülményei között (beleértve a Lewis-savakat is ):

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

Nitrilek alkoholizálása savak jelenlétében:

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

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

{\mathsf {RC(OR^{1}){\text{=}}NH_{2}+H_{2}O\jobbra nyíl RCOOR^{1}+NH_{4}^{+))}

Karbonsavak alkilezése aril-alkil-triazénekkel :

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

Tulajdonságok és reakciókészség

A rövid szénláncú karbonsavak és az egyszerű egyértékű alkoholok észterei illékony, színtelen folyadékok, jellegzetes, gyakran gyümölcsös szaggal. A magasabb szénatomszámú karbonsavak észterei színtelen szilárd anyagok, amelyek olvadáspontja függ az acil- és alkoholmaradékok szénláncainak hosszától és szerkezetétől.

Az észterek infravörös spektrumában a karboxilcsoport jellegzetes sávjai vannak – a C=O kötések nyújtó rezgései 1750-1700 cm - 1 -nél és C-O 1275-1050 cm - 1 -nél .

Az észterek karbonilcsoportjának szénatomja elektrofil, ennek eredményeként az alkoholmaradék szubsztitúciós reakciói jellemzik az acil-oxigén kötés felhasadásával:

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

Az oxigén nukleofilekkel (vízzel és alkoholokkal) való ilyen reakciókat gyakran savak katalizálják a karbonil-oxigénatom protonálódása miatt, amely egy erősen elektrofil karbokationt képez:

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

amely tovább reagál vízzel ( hidrolízis ) vagy alkohollal (átészterezés). Az észterek hidrolízise savas katalízis körülményei között reverzibilis, míg a lúgos közegben végbemenő hidrolízis irreverzibilis az RCOO - karboxilát ionok képződése miatt , amelyek nem mutatnak elektrofil tulajdonságokat.

Az alacsony szénatomszámú észterek már szobahőmérsékleten reakcióba lépnek az ammóniával, amidok keletkeznek: például az etil-klór-acetát vizes ammóniával reagál, már 0 °C-on klór-acetamidot képezve [2] , a magasabb észterek esetében az ammonolízis magasabb hőmérsékleten megy végbe.

Alkalmazás

Az észtereket széles körben használják oldószerként , lágyítóként , ízesítőként .

A hangyasav észterei :

HCOOCH3 - metil - formiát , fp = 32 °C; oldószer zsírokhoz , ásványi és növényi olajokhoz, cellulózhoz, zsírsavakhoz; acilezőszer; egyes uretánok , formamid előállításához használják .
HCOOC 2 H 5 - etil-formiát , fp = 53 °C; cellulóz-nitrát és acetát oldószer; acilezőszer; szappan illat , bizonyos rumfajtákhoz adják, hogy jellegzetes aromát adjon; B1, A, E vitaminok előállításához használják .
A HCOOCH 2 CH (CH 3 ) 2 - izobutil - formiát némileg a málna illatára emlékeztet .
HCOOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - izoamil-formiát ( izopentil-formiát ), a gyanták és a nitrocellulóz oldószere.
HCOOCH2C6H5 - benzil - formiát , fp = 202 ° C ; jázmin illata van ; lakkok és festékek oldószereként használják .
HCOOCH 2 CH 2 C 6 H 5 - 2-fenil-etil-formiátnak krizantém illata van .

Az ecetsav észterei :

CH3COOCH3 - metil - acetát , fp = 58 °C ; Oldóképességét tekintve hasonló az acetonhoz , és bizonyos esetekben annak helyettesítőjeként használják, de mérgezőbb, mint az aceton.
CH3COOC2H5 - etil - acetát , fp = 78 ° C ; mint az aceton feloldja a legtöbb polimert. Az acetonhoz képest előnye a magasabb forráspont (alacsonyabb illékonyság).
CH3COOC3H7 - n - propil - acetát , fp = 102 °C ; oldóereje hasonló az etil-acetáthoz.
CH3COOCH (CH3 ) 2 - izopropil - acetát , fp = 88 °C; az oldószer tulajdonságait tekintve az etil- és a propil-acetát között köztes helyet foglal el.
CH3COOC5H11 - n - amil - acetát ( n - pentil -acetát ) , fp = 148 °C; illatában körtére emlékeztet, lakkok hígítójaként használják, mivel lassabban párolog, mint az etil-acetát.
CH 3 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - izoamil-acetát (izopentil-acetát) , körte- és banánesszenciák összetevőjeként használják .
CH 3 COOC 8 H 17 - n- oktil-acetát narancsszagú.

A vajsav észterei :

C3H7COOCH3 - metil - butirát , fp = 102,5 ° C ; ranet illata van.
C 3 H 7 COOC 2 H 5 - etil-butirát , fp = 121,5 °C; jellegzetes ananász illata van.
C3H7COOC4H9 - butil - butirát , fp = 166,4 ° C ; _ _
A C 3 H 7 COOC 5 H 11 - n - amilbutirát ( n - pentil - butirát ) és a C 3 H 7 COOCH 2 CH 2 CH ( CH 3 ) 2 - izoamil - butirát ( izopentil - butirát ) körte illatú, és oldószerként is szolgál körömlakkokban.

Izovaleriánsav -észterek :

A (CH 3 ) 2 CHCH 2 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - izoamilizovalerát ( izopentilizovalerát ) almaillatú.

Orvosi alkalmazások

A 19. század végén és a 20. század elején, amikor a szerves szintézis megtette első lépéseit, számos észtert szintetizáltak és teszteltek a farmakológusok. Olyan gyógyszerek alapjává váltak, mint a salol , validol stb. Helyi irritáló és fájdalomcsillapítóként a metil-szalicilátot széles körben használták , amelyet mára gyakorlatilag felváltottak a hatékonyabb gyógyszerek.

Szervetlen savak észterei

A szervetlen (ásványi) savak észtereiben egy szénhidrogén gyök (például alkil ) helyettesíti a szervetlen oxosav egy vagy több hidrogénatomját, így a szervetlen savak észterei lehetnek közepesek és savasak is.

Az észterek szerkezetileg hasonlóak a savak sóihoz. Tehát a foszforsav , salétromsav , kénsav és más savak észterei szerves foszfátok , nitrátok , szulfátok és mások.

A következőkben példák a szervetlen sav-észterekre:

Sav		Esters
Név	Képlet	Név	Általános képlet		Példák
Név	Képlet	Név	Molekuláris	Szerkezeti	Példák
Foszforsav	H3PO4 _ _ _	Foszforsav-észterek (foszfátok)	(RO) n P(=O)(OH) 3-n ahol n = 1-3	( n = 3 eset )	(CH 3 O) P (O) (OH) 2 - metil-foszfát (CH 3 O) 2 P (O) OH - dimetil-foszfát (CH 3 O) 3 PO - trimetil-foszfát
Salétromsav	HNO3_ _	Nitrát-észterek (nitrátok)	(RO)N(=O)O		C 2 H 5 ONO 2 - etil-nitrát CHONO 2 (CH 2 ONO 2 ) 2 - nitroglicerin
Salétromsav	HNO 2	Nitrit-észterek (nitritek)	(RO)N(=O)		C 2 H 5 ONO - etil-nitrit C 3 H 7 ONO - propil-nitrit
Kénsav	H2SO4 _ _ _	Szulfát-észterek (szulfátok)	( R1O)S( = O) 2 ( OR2 )		C 2 H 5 OSO 2 OH - etil-szulfát (C 2 H 5 O) 2 SO 2 - dietil-szulfát
kénes sav	H2SO3 _ _ _	Szulfit-észterek (szulfitok)	( R1O)S( = O)( OR2 )
Szénsav	H2CO3 _ _ _	Szén-éterek (karbonátok) [en]	( R1O)C( = O)( OR2 )		(CH 3 O) 2 CO - dimetil-karbonát (C 6 H 5 O) 2 CO - difenil-karbonát
Bórsav	H3BO3 _ _ _	Bórsav-észterek (borátok)	(RO ) 3B		(CH3O ) 3B - trimetil-borát ( C6H5O ) 3B - trifenilborát _

A táblázatban az észterek általános molekulaképleteiben az = O szimbólum az oxocsoportot jelöli.

Irodalom

Mengyelejev D. I. , Monasztyrszkij D. N. Komplex éterek // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.

Jegyzetek

A szerves vegyületek osztályai
szénhidrogének	Alkánok Alkének Arénák Alkinok diének Cikloalkánok
Oxigén tartalmú	Alkoholok Éterek (észterek) Aldehidek Ketonok Keteny karbonsavak Észterek (észterek) ortoészterek Szénhidrát Zsírok Kinonok Fenolok Enols Hidroxi savak Oxosavak Peroxidok
Nitrogén tartalmú	Aminok Amin-oxidok Amidok hidrazidok Hidrazonok Osazones Nitrovegyületek Nitrozovegyületek Imines oximok Nitronok Nitrolsavak Diazo vegyületek Diazóniumsók Nitrilek Izonitrilek szerves azidok Izocianátok Aminosavak Mókusok Peptidek
Kén	tiolok Szulfidok Szulfoxidok Szulfonok Tioészterek Só Bunte Xanthates diszulfidok Szulfonsavak Szulfinsavak Tioaldehidek Tioketonok Tiokarbonsavak Szerves tiocianátok Izotiocianátok
Foszfor tartalmú	foszfinok Foszfonsavak foszfinsavak Foszfonsavak Nukleinsav Nukleotidok
haloorganikus	halogénezett szénhidrogének Fluororganikus vegyületek Perfluor-szénhidrogének Szerves klórvegyületek Brómszerves vegyületek Szerves jódvegyületek
szerves szilícium	Szilánok Silazans Siltiak sziloxánok Szilikonok
Szerves elem	germániumszerves szerves bór Organotin Szerves ólom Alumínium szerves Szerves higany Egyéb fémorganikus
További fontos osztályok	Ciklikus vegyületek