Estrid on näiteks. Kus estreid kasutatakse?

Kui lähtehape on mitmealuseline, siis on võimalik kas täisestrite moodustumine - kõik HO rühmad on asendatud või happe estrid - osaline asendamine. Ühealuseliste hapete puhul on võimalikud ainult täisestrid (joonis 1).

Riis. 1. ESTRITE NÄITED anorgaanilise ja karboksüülhappe baasil

Estrite nomenklatuur.

Nimi luuakse järgmiselt: esiteks märgitakse happega seotud rühm R, seejärel happe nimi sufiksiga “at” (nagu anorgaaniliste soolade nimetustes: süsinik juures naatrium, nitraat juures kroom). Näited joonisel fig. 2

Riis. 2. ESTRITE NIMED. Molekulide fragmendid ja vastavad nimede fragmendid on esile tõstetud sama värviga. Estreid peetakse tavaliselt happe ja alkoholi vaheliste reaktsiooniproduktidena; näiteks butüülpropionaati võib pidada propioonhappe ja butanooli vahelise reaktsiooni tulemuseks.

Kui kasutate triviaalset ( cm. AINETE TRIVIALNE NIMETUS) lähtehappe nimetus, siis sisaldab ühendi nimetus sõna “ester”, näiteks C 3 H 7 COOC 5 H 11 - võihappe amüülester.

Estrite klassifikatsioon ja koostis.

Uuritud ja laialdaselt kasutatud estrite hulgas on enamus karboksüülhapetest saadud ühendeid. Mineraalsetel (anorgaanilistel) hapetel põhinevad estrid pole nii mitmekesised, sest mineraalhapete klass on vähemarvukas kui karboksüülhapped (ühendite mitmekesisus on üks orgaanilise keemia tunnuseid).

Kui C-aatomite arv algses karboksüülhappes ja alkoholis ei ületa 6–8, on vastavad estrid värvitud õlised vedelikud, enamasti puuviljalõhnaga. Nad moodustavad puuviljaestrite rühma. Kui estri moodustumisel osaleb aromaatne alkohol (sisaldab aromaatset tuuma), siis on sellistel ühenditel reeglina pigem lilleline kui puuviljalõhn. Kõik selle rühma ühendid on vees praktiliselt lahustumatud, kuid lahustuvad kergesti enamikes orgaanilistes lahustites. Need ühendid on huvitavad nende meeldivate lõhnade laia valiku tõttu (tabel 1), mõned neist eraldati algul taimedest ja sünteesiti hiljem kunstlikult.

Kui estrites sisalduvate orgaaniliste rühmade suurus suureneb C 15–30-ni, omandavad ühendid plastilise, kergesti pehmenevate ainete konsistentsi. Seda rühma nimetatakse vahadeks; need on tavaliselt lõhnatud. Mesilasvaha sisaldab erinevate estrite segu, üks vaha komponentidest, mis eraldati ja määrati koostis, on palmitiinhappe müritsüülester C 15 H 31 COOC 31 H 63. Hiina vaha (košenilli eritumise toode – Ida-Aasia putukad) sisaldab tseroothappe tserüülestrit C 25 H 51 COOC 26 H 53. Lisaks sisaldavad vahad ka vabu karboksüülhappeid ja alkohole, mis sisaldavad suuri orgaanilisi rühmi. Vahasid ei niisuta vesi ja need lahustuvad bensiinis, kloroformis ja benseenis.

Kolmas rühm on rasvad. Erinevalt kahest eelmisest ühehüdroksüülsetel alkoholidel ROH põhinevast rühmast on kõik rasvad estrid, mis on moodustunud kolmehüdroksüülsest alkoholist glütseroolist HOCH 2 – CH (OH) – CH 2 OH. Rasvadest koosnevatel karboksüülhapetel on tavaliselt 9–19 süsinikuaatomiga süsivesinikahel. Loomsed rasvad (lehmavõi, lambaliha, seapekk) on plastilised sulavad ained. Taimsed rasvad (oliivi-, puuvillaseemne-, päevalilleõli) on viskoossed vedelikud. Loomsed rasvad koosnevad peamiselt steariin- ja palmitiinhappe glütseriidide segust (joonis 3A, B). Taimeõlid sisaldavad veidi lühema süsinikuahela pikkusega hapete glütseriide: lauriin C 11 H 23 COOH ja mürist C 13 H 27 COOH. (nagu steariin- ja palmitiinhape, on need küllastunud happed). Selliseid õlisid saab pikka aega õhus säilitada, muutmata nende konsistentsi ja seetõttu nimetatakse neid mittekuivatavaks. Seevastu linaseemneõli sisaldab küllastumata linoolhappe glütseriidi (joonis 3B). Õhukese kihina pinnale kandmisel kuivab selline õli polümerisatsiooni käigus kaksiksidemetel õhuhapniku mõjul ning moodustub elastne kile, mis ei lahustu vees ja orgaanilistes lahustites. Looduslik kuivatusõli on valmistatud linaseemneõlist.

Riis. 3. STEARIIN- JA PALMITIHAPPE GLÜTSERIIDID (A JA B)– loomse rasva komponendid. Linoolhappe glütseriid (B) on linaseemneõli komponent.

Mineraalhapete estrid (alküülsulfaadid, madalamate alkoholide C1-8 fragmente sisaldavad alküülboraadid) on õlised vedelikud, kõrgemate alkoholide estrid (alates C9-st) on tahked ühendid.

Estrite keemilised omadused.

Karboksüülhapete estritele on kõige iseloomulikum estersideme hüdrolüütiline (vee mõjul) lõhustumine, neutraalses keskkonnas kulgeb see aeglaselt ja hapete või aluste juuresolekul märgatavalt kiireneb, kuna H + ja HO – ioonid katalüüsivad seda protsessi (joonis 4A), kusjuures hüdroksüülioonid toimivad tõhusamalt. Hüdrolüüsi leeliste juuresolekul nimetatakse seebistamiseks. Kui võtta kogu moodustunud happe neutraliseerimiseks piisav kogus leelist, toimub estri täielik seebistumine. See protsess viiakse läbi tööstuslikus mastaabis ning glütserool ja kõrgemad karboksüülhapped (C 15–19) saadakse leelismetallisoolade kujul, mis on seep (joonis 4B). Taimeõlides sisalduvate küllastumata hapete fragmendid, nagu kõik küllastumata ühendid, võivad olla hüdrogeenitud, vesinik kinnitub kaksiksidemetega ja moodustuvad loomsete rasvadega sarnased ühendid (joonis 4B). Seda meetodit kasutades toodetakse tööstuslikult päevalille-, soja- või maisiõli baasil tahkeid rasvu. Margariin on valmistatud taimsete õlide hüdrogeenimisproduktidest, mis on segatud looduslike loomsete rasvade ja erinevate toidulisanditega.

Peamine sünteesimeetod on karboksüülhappe ja alkoholi interaktsioon, mida katalüüsib hape ja millega kaasneb vee vabanemine. See reaktsioon on vastupidine joonisel fig. 3A. Et protsess kulgeks soovitud suunas (estri süntees), destilleeritakse (destilleeritakse) reaktsioonisegust vett. Märgitud aatomeid kasutavate spetsiaalsete uuringute abil õnnestus kindlaks teha, et sünteesi käigus eraldub happest (tähistatud punase punktiirraamiga) olev O-aatom, mis on osa saadud veest, mitte alkoholist ( realiseerimata valik on esile tõstetud sinise punktiirraamiga).

Sama skeemi abil saadakse anorgaaniliste hapete estrid, näiteks nitroglütseriin (joonis 5B). Hapete asemel võib kasutada happekloriide, meetod on rakendatav nii karboksüülhapete (joonis 5C) kui ka anorgaaniliste hapete (joonis 5D) puhul.

Karboksüülhappe soolade interaktsioon RCl halogeniididega viib samuti estrite tekkeni (joonis 5D), reaktsioon on mugav selle poolest, et see on pöördumatu – vabanenud anorgaaniline sool eemaldatakse koheselt orgaanilisest reaktsioonikeskkonnast sademe kujul.

Estrite kasutamine.

Tsellulooslakkide (nitrotselluloosi ja tselluloosatsetaadi baasil) lahustitena kasutatakse etüülformiaadi HCOOC 2 H 5 ja etüülatsetaati H 3 COOC 2 H 5.

Madalamatel alkoholidel ja hapetel põhinevaid estreid (tabel 1) kasutatakse toiduainetööstuses puuviljaessentside loomiseks, aromaatsete alkoholide baasil valmistatud estreid aga parfüümitööstuses.

Vahadest valmistatakse poleerimisvahendeid, määrdeaineid, immutuskompositsioone paberile (vahatatud paber) ja nahale, need sisalduvad ka kosmeetilistes kreemides ja ravimsalvides.

Rasvad koos süsivesikute ja valkudega moodustavad toitumiseks vajalike toiduainete komplekti, need on osa kõigist taime- ja loomarakkudest, lisaks täidavad nad kehas kogunedes energiavaru rolli. Tänu madalale soojusjuhtivusele kaitseb rasvakiht hästi loomi (eriti mereloomi – vaalu või morsaid) alajahtumise eest.

Loomsed ja taimsed rasvad on tooraine kõrgemate karboksüülhapete, detergentide ja glütserooli tootmiseks (joon. 4), mida kasutatakse kosmeetikatööstuses ja erinevate määrdeainete komponendina.

Nitroglütseriin (joonis 4) on tuntud ravim ja lõhkeaine, dünamiidi aluseks.

Kuivatusõlid on valmistatud taimeõlidest (joonis 3), mis on õlivärvide aluseks.

Väävelhappe estreid (joonis 2) kasutatakse orgaanilises sünteesis alküülivate (ühendisse alküülrühma sisseviimise) reagentidena ning fosforhappe estreid (joonis 5) kasutatakse putukamürkidena, samuti määrdeõlide lisandina.

Mihhail Levitski

Estrid– karboksüülhapete funktsionaalsed derivaadid,
molekulides, milles hüdroksüülrühm (-OH) on asendatud alkoholijäägiga (-OR)

Karboksüülhapete estrid – ühendid üldvalemiga

R-COOR",kus R ja R" on süsivesinikradikaalid.

Küllastunud ühealuseliste karboksüülhapete estrid on üldine valem:

Füüsikalised omadused:

Lenduvad, värvitud vedelikud

· Vees halvasti lahustuv

· Enamasti meeldiva lõhnaga

Kergem kui vesi

Estreid leidub lilledes, puuviljades ja marjades. Nad määravad oma spetsiifilise lõhna.
Need on eeterlike õlide koostisosad (teada on umbes 3000 e.m. - apelsin, lavendel, roos jne)

Madalamate karboksüülhapete ja madalamate ühehüdroksüülsete alkoholide estrid on meeldiva lillede, marjade ja puuviljade lõhnaga. Looduslike vahade aluseks on kõrgemate ühealuseliste hapete ja kõrgemate ühehüdroksüülsete alkoholide estrid. Näiteks mesilasvaha sisaldab palmitiinhappe ja müritsüülalkoholi estrit (müritsüülpalmitaat):

CH3(CH2)14-CO-O-(CH2)29CH3

Estrite lühinimetused põhinevad alkoholijäägis oleva radikaali (R") ja happejäägi RCOO rühma nimetusel. Näiteks etüüläädikhape CH 3 COO C 2 H 5 helistas etüülatsetaat.

Rakendus

· Lõhna- ja lõhnatugevdajatena toiduaine- ja parfümeeriatööstuses (seebi, parfüümi, kreemide tootmine) tööstuses;

· Plasti ja kummi tootmisel plastifikaatoritena.

plastifikaatorid - ained, mis lisatakse polümeermaterjalide koostisesse, et anda (või suurendada) elastsust ja (või) plastilisust töötlemise ja töötamise ajal.

Rakendus meditsiinis

19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses, kui orgaaniline süntees astus esimesi samme, sünteesiti ja testiti farmakoloogide poolt palju estreid. Nendest said sellised ravimid nagu salool, validool jne. Metüülsalitsülaati kasutati laialdaselt lokaalse ärritaja ja valuvaigistina, mis on nüüdseks praktiliselt asendatud tõhusamate ravimitega.

Estrite valmistamine

Estreid saab saada karboksüülhapete reageerimisel alkoholidega ( esterdamisreaktsioon). Katalüsaatorid on mineraalhapped.

Video "Etüülatsetüüleetri valmistamine"

Video "Boronetüüleetri valmistamine"

Esterdamisreaktsioon happekatalüüsil on pöörduv. Pöördprotsessi – estri lõhustamist vee toimel karboksüülhappeks ja alkoholiks – nimetatakse estri hüdrolüüs.

RCOOR" + H2O (H+)↔ RCOOH + R"OH

Hüdrolüüs leelise juuresolekul on pöördumatu (kuna tekkiv negatiivselt laetud karboksülaadi anioon RCOO ei reageeri nukleofiilse reagendiga - alkoholiga).

Seda reaktsiooni nimetatakse estrite seebistamine(analoogiliselt rasvade estersidemete aluselise hüdrolüüsiga seebi valmistamisel).

Eetreid (alkaanoksiide) võib käsitleda kui ühendeid, mis tekivad veemolekuli mõlema vesinikuaatomi asendamisel kahe alküülradikaaliga või hüdroksüülalkoholi asendamisel alküülradikaaliga.

Isomerism ja nomenklatuur. Eetrite üldvalem on ROR(I) ((C n H 2 n +1) 2 O) või C n H 2 n +1 OC k H 2 k +1, kus nk (R 1  OR 2) (II). Viimaseid nimetatakse sageli segaeetriteks, kuigi (I) on (II) erijuht.

Eetrid on alkoholide suhtes isomeersed (funktsionaalse rühma isomeeria). Siin on selliste ühenduste näited:

H3C  KOHTA  CH3-dimetüüleeter; C2H5OH etüülalkohol;

H5C2  KOHTA  C2H5 dietüüleeter; C4H9OH butüülalkohol;

H5C2  KOHTA  C3H7 etüülpropüüleeter; C5H11OH amüülalkohol.

Lisaks on eetrite (metüülpropüüleeter ja metüülisopropüüleeter) puhul tavaline süsinikskeleti isomeeria. Optiliselt aktiivseid eetreid on vähe.

Eetrite valmistamise meetodid

1. Halogeeni derivaatide interaktsioon alkoholaatidega (Williamsoni reaktsioon).

C2H5ОNa+I  C 2 H 5  H 5 C 2  KOHTA  C2H5 + NaI

2. Alkoholide dehüdratsioon vesinikioonide kui katalüsaatorite juuresolekul.

2C 2 H 5 OHH 5 C 2  KOHTA  C2H5

3. Osaline reaktsioon dietüüleetri tootmiseks.

P esimene aste:

IN teine ​​etapp:

Eetrite füüsikalised omadused

Esimesed kaks lihtsamat esindajat - dimetüül- ja metüületüüleetrid - on tavatingimustes gaasid, kõik ülejäänud on vedelikud. Nende keemistemperatuur on palju madalam kui vastavatel alkoholidel. Seega on etanooli keemistemperatuur 78,3C ja H 3 COCH 3 vastavalt 24C, (C 2 H 5) 2 O on 35,6C. Fakt on see, et eetrid ei ole võimelised moodustama molekulaarseid vesiniksidemeid ega järelikult ka molekule siduma.

Eetrite keemilised omadused

1. Koostoime hapetega.

(C 2 H 5) 2 O +HCl[(C 2 H 5) 2 OH + ]Cl  .

Eeter mängib aluse rolli.

2. Atsidolüüs – koostoime tugevate hapetega.

H5C2  KOHTA  C 2 H 5 + 2 H 2 SO 4  2 C 2 H 5 OSO 3 H

etüülväävelhape

H5C2  KOHTA  C 2 H 5 + HIC 2 H 5 OH+ C 2 H 5 I

3. Koostoime leelismetallidega.

H5C2  KOHTA  C 2 H 5 + 2NaC 2 H 5 ONa+ C 2 H 5 Na

Üksikud esindajad

Etüüleeter (dietüüleeter) on värvitu läbipaistev vedelik, vees vähe lahustuv. Seguneb etüülalkoholiga mis tahes vahekorras. T pl =116,3С, küllastunud auru rõhk 2,6610 4 PaС (2,2С) ja 5,3210 4 Pa(17,9С). Krüoskoopiline konstant on 1,79, ebulioskoopiline konstant on 1,84. Süttimistemperatuur on 9,4С, moodustab 1,71 mahu juures õhuga plahvatusohtliku segu. % (alumine piir) – 48,0 vol. % (ülemine piir). Põhjustab kummi turset. Laialdaselt kasutatav lahustina, meditsiinis (inhalatsioonianesteesia), inimesele sõltuvust tekitav, mürgine.

Karboksüülhapete estrid Karboksüülhapete estrite valmistamine

1. Hapete esterdamine alkoholidega.

Hüdroksüülhape vabaneb vees, samas kui alkohol eraldab ainult vesinikuaatomi. Reaktsioon on pöörduv; samad katioonid katalüüsivad pöördreaktsiooni.

2. Happeanhüdriidide interaktsioon alkoholidega.

3. Happehalogeniidide interaktsioon alkoholidega.

Mõned estrite füüsikalised omadused on toodud tabelis 12.

Tabel 12

Mitmete estrite mõned füüsikalised omadused

Madalamate karboksüülhapete ja lihtalkoholide estrid on värskendava puuviljalõhnaga vedelikud. Kasutatakse jookide valmistamisel maitseainetena. Paljusid eetreid (etüülatsetaat, butüülatsetaat) kasutatakse laialdaselt lahustitena, eriti lakkide puhul.

Orgaanilises keemias on kaks peamist eetrite klassi: lihtsad ja keerulised. Need on keemilised ühendid, mis tekivad hüdrolüüsi (veemolekuli elimineerimise) käigus. Eetrid (nimetatakse ka estriteks) saadakse vastavate alkoholide hüdrolüüsil ning estrid (estrid) saadakse vastavast alkoholist ja happest.

Vaatamata sarnasele nimele on eetrid ja estrid kaks täiesti erinevat ühendite klassi. Neid saadakse erineval viisil. Neil on erinevad keemilised omadused. Need erinevad ka oma struktuurivalemi poolest. Levinud on vaid mõned nende kuulsaimate esindajate füüsikalised omadused.

Eetrite ja estrite füüsikalised omadused

Eetrid lahustuvad vähesel määral vees, madala keemistemperatuuriga vedelikes ja on väga tuleohtlikud. Toatemperatuuril on eetrid meeldiva lõhnaga värvitud vedelikud.

Madala molekulmassiga estrid on värvitud vedelikud, mis aurustuvad kergesti ja millel on meeldiv lõhn, sageli nagu puuviljad või lilled. Atsüülrühma ja alkoholijääkide süsinikuahela suurenedes muutuvad nende omadused erinevaks. Sellised estrid on tahked ained. Nende sulamistemperatuur sõltub süsiniku radikaalide pikkusest ja molekuli struktuurist.

Eetrite ja estrite struktuur

Mõlemal ühendil on eeterside (-O-), kuid estrites on see osa keerulisemast funktsionaalrühmast (-COO), milles esimene hapnikuaatom on ühendatud süsinikuaatomiga üksiksidemega (-O-) ja teine ​​kaksiksidemega (-O-). =O).

Skemaatiliselt saab seda kujutada järgmiselt:

1. Eeter: R-O-R1
2. Ester: R-COO-R1

Sõltuvalt R ja R1 radikaalidest jagatakse eetrid järgmisteks osadeks:

1. Sümmeetrilised eetrid – need, milles alküülradikaalid on identsed, näiteks dipropüüleeter, dietüüleeter, dibutüüleeter jne.
2. Asümmeetrilised eetrid või segaeetrid - erinevate radikaalidega, näiteks etüülpropüüleeter, metüülfenüüleeter, butüülisopropüül jne.

Estrid jagunevad:

1. Alkoholi ja mineraalhappe estrid: sulfaat (-SO3H), nitraat (-NO2) jne.
2. Alkoholi ja karboksüülhappe estrid, näiteks C2H5CO-, C5H9CO-, CH3CO- jne.

Vaatleme eetrite keemilisi omadusi. Eetrite reaktsioonivõime on madal, mistõttu kasutatakse neid sageli lahustitena. Nad reageerivad ainult äärmuslikes tingimustes või väga reaktsioonivõimeliste ühenditega. Erinevalt estritest on estrid reaktiivsemad. Nad sisenevad kergesti hüdrolüüsi, seebistamise jne reaktsioonidesse.

Eetrite reaktsioon vesinikhalogeniididega:

Enamikku eetreid saab lagundada vesinikbromiidhappega (HBr), et moodustada alküülbromiide, või reaktsioonil vesinikjodiidhappega (HI), et moodustada alküüljodiide.

CH3-O-CH3 + HI = CH3-OH + CH3I

CH3-OH + HI = CH3I + H2O

Oksooniumiühendite moodustumine:

Väävel-, jood- ja teised tugevad happed moodustavad eetritega interakteerudes oksooniumiühendeid – kõrgemat järku liitprodukte.

CH3-O-CH3 + HCl = (CH3)2O ∙ HCl

Eetrite reaktsioon naatriummetalliga:

Kuumutamisel mitteväärismetallidega, näiteks metalliga naatrium, lagunevad eetrid alkoholaatideks ja alküülnaatriumiks.

CH3-O-CH3 + 2Na = CH3-ONa + CH3-Na

Eetrite autooksüdatsioon:

Hapniku juuresolekul eetrid autooksüdeeruvad aeglaselt, moodustades idialkülperoksiidi hüdroperoksiidi. Autooksüdatsioon on ühendi spontaanne oksüdatsioon õhus.

C2H5-O-C2H5 + O2 = CH3-CH(UN)-O-C2H5

Estrite hüdrolüüs:

Happelises keskkonnas ester hüdrolüüsib, moodustades vastava happe ja alkoholi.

CH3-COO-C2H5 = CH3-COOH + H2O

Estrite seebistamine:

Kõrgendatud temperatuuridel reageerivad estrid tugevate aluste, nagu naatrium- või kaaliumhüdroksiid, vesilahustega, moodustades karboksüülhappe soolad. Rasvkarboksüülhapete sooli nimetatakse seepideks. Seebistumisreaktsiooni kõrvalsaadus on alkohol.

CH3-COO-C2H5 + NaOH = CH3-COONa + C2H5-OH

Ümberesterdamise (vahetus) reaktsioonid:

Estrid astuvad vahetusreaktsioonidesse alkoholi (alkoholüüs), happe (atsidolüüs) toimel või topeltvahetuse käigus, kui kaks estrit interakteeruvad.

CH3-COO-C2H5 + C3H7-OH = CH3-COO-C3H7 + C2H5-OH

CH3-COO-C2H5 + C3H7-COOH = C3H7-COO-C2H5 + CH3-COOH

CH3-COO-C2H5 + C3H7-COO-CH3 = CH3-COO-CH3 + C3H7-COO-C2H5

Reaktsioonid ammoniaagiga:

Estrid võivad reageerida ammoniaagiga (NH3), moodustades amiidi ja alkoholi. Nad reageerivad amiinidega samal põhimõttel.

CH3-COO-C2H5 + NH3 = CH3-CO-NH2 + C2H5-OH

Estri redutseerimise reaktsioonid:

Estreid saab redutseerida vesinikuga (H2) vaskkromiidi (Cu(CrO2)2) juuresolekul.

CH3-COO-C2H5 + 2H2 = CH3-CH2-OH + C2H5-OH