Estere

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 11. januar 2021; checks kræver 8 redigeringer .

Estere eller estere (fra andet græsk αἰθήρ - " ether ") er derivater af oxygensyrer (både carboxylsyrer og uorganiske ), med den almene formel R k E (= O) l (OH) m , hvor l ≠ 0 , som er formelt produkter af substitution af hydrogenatomer i hydroxyler -OH af syrefunktionen for en kulbrinterest (alifatisk, alkenyl, aromatisk eller heteroaromatisk); betragtes også som acylderivater af alkoholer . I nomenklatur IUPAC - estere omfatter også acylderivater af chalcogenid -analoger af alkoholer ( thioler , selenoler og telluroler) [1] .

De adskiller sig fra ethere (ethere), hvor to carbonhydridradikaler er forbundet med et oxygenatom (R 1 —O—R 2 ).

Estere af carboxylsyrer

I tilfælde af estere af carboxylsyrer skelnes der mellem to klasser af estere:

korrekte estere af carboxylsyrer med den almene formel R1 - COO-R2 , hvor R1 og R2 er carbonhydridradikaler.
orthoestere af carboxylsyrer med den almene formel R1- C (OR2 ) 3 , hvor R1 og R2 er carbonhydridradikaler . Orthoestere af carboxylsyrer er funktionelle analoger af ketaler og acetaler med den almene formel R—C(OR′) 2 —R″, produkter af tilsætning af alkoholer til carbonylgruppen af ketoner eller aldehyder .

Cykliske estere af hydroxysyrer kaldes lactoner og skiller sig ud i en separat gruppe af forbindelser.

Syntese

De vigtigste metoder til opnåelse af estere:

Etherificering - interaktionen mellem syrer og alkoholer under syrekatalysebetingelser , for eksempel opnåelse af ethylacetat fra eddikesyre og ethylalkohol :

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

Et særligt tilfælde af esterificeringsreaktionen er transesterificeringsreaktionen af estere med alkoholer, carboxylsyrer eller andre estere:

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

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

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

Reaktionerne af esterificering og transesterificering er reversible, skiftet af ligevægt mod dannelsen af målprodukter opnås ved at fjerne et af produkterne fra reaktionsblandingen (oftest ved destillation af mere flygtig alkohol, ester, syre eller vand; i sidstnævnte tilfælde, ved relativt lave kogepunkter for udgangsstofferne, anvendes destillation af vand i sammensætning af azeotrope blandinger ).
interaktion af anhydrider eller carboxylsyrehalogenider med alkoholer, for eksempel opnåelse af ethylacetat fra eddikesyreanhydrid og ethylalkohol :

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

reaktion af sure salte med alkylhalogenider

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

Tilsætning af carboxylsyrer til alkener under syrekatalysebetingelser (herunder Lewis-syrer ):

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

Alkohollyse af nitriler i nærvær af syrer:

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

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

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

Alkylering af carboxylsyrer med arylalkyltriazener :

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

Egenskaber og reaktivitet

Estere af lavere carboxylsyrer og simple monovalente alkoholer er flygtige, farveløse væsker med en karakteristisk, ofte frugtagtig lugt. Estere af højere carboxylsyrer er farveløse faste stoffer, hvis smeltepunkt afhænger både af længden af carbonkæderne i acyl- og alkoholresterne og af deres struktur.

I IR-spektrene for estere er der karakteristiske bånd af carboxylgruppen - strækvibrationer af C=O-bindinger ved 1750-1700 cm - 1 og C-O ved 1275-1050 cm - 1 .

Carbonatomet i carbonylgruppen af estere er elektrofilt, som et resultat er de karakteriseret ved substitutionsreaktioner af alkoholresten med spaltning af acyl-oxygenbindingen:

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

Sådanne reaktioner med iltnukleofiler (vand og alkoholer) katalyseres ofte af syrer på grund af protoneringen af carbonyloxygenatomet for at danne en meget elektrofil karbokation:

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

som yderligere reagerer med vand ( hydrolyse ) eller alkohol (transesterificering). Hydrolyse af estere under syrekatalyse er reversibel, mens hydrolyse i alkalisk medium er irreversibel på grund af dannelsen af carboxylationer RCOO − , som ikke udviser elektrofile egenskaber.

Lavere estere reagerer med ammoniak og danner amider , allerede ved stuetemperatur: for eksempel reagerer ethylchloracetat med vandig ammoniak og danner chloracetamid allerede ved 0 ° C [2] , i tilfælde af højere estere sker ammonolyse ved højere temperaturer.

Ansøgning

Estere er meget udbredt som opløsningsmidler , blødgørere , smagsstoffer .

Estere af myresyre :

HCOOCH3 - methylformiat , tbp = 32 °C; opløsningsmiddel til fedtstoffer , mineralske og vegetabilske olier, cellulose, fedtsyrer; acyleringsmiddel; bruges til fremstilling af nogle urethaner , formamid .
HCOOC2H5 - ethylformiat , tbp = 53 ° C ; cellulosenitrat og acetatopløsningsmiddel; acyleringsmiddel; duft til sæbe, den tilsættes til nogle varianter af rom for at give den en karakteristisk aroma; bruges til fremstilling af vitamin B1, A, E.
HCOOCH 2 CH (CH 3 ) 2 - isobutylformiat minder lidt om lugten af hindbær .
HCOOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylformiat ( isopentylformiat ), et opløsningsmiddel til harpikser og nitrocellulose.
HCOOCH2C6H5 - benzylformiat , tbp = 202 ° C ; _ _ har en lugt af jasmin ; bruges som opløsningsmiddel til lakker og farvestoffer.
HCOOCH 2 CH 2 C 6 H 5-2 - phenylethylformiat dufter af krysantemum .

Estere af eddikesyre :

CH3COOCH3 - methylacetat , tbp = 58 ° C ; med hensyn til opløsningsevne ligner det acetone og bruges i nogle tilfælde som dets erstatning, men det er mere giftigt end acetone.
CH3COOC2H5 - ethylacetat , kp = 78 ° C ; _ _ ligesom acetone opløser de fleste polymerer. Sammenlignet med acetone er dens fordel et højere kogepunkt (lavere flygtighed).
CH3COOC3H7 - n - propylacetat , tbp = 102 ° C ; _ det ligner ethylacetat i opløsningsevne.
CH3COOCH (CH3 ) 2 - isopropylacetat , tbp = 88 ° C; med hensyn til opløsningsmiddelegenskaber indtager den en mellemposition mellem ethyl og propylacetat.
CH3COOC5H11 - n - amylacetat ( n - pentylacetat ) , kp = 148 ° C; minder om en pære i lugten, den bruges som fortynder til lak, da den fordamper langsommere end ethylacetat.
CH 3 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylacetat (isopentylacetat) , brugt som en komponent i pære- og bananessenser .
CH 3 COOC 8 H 17 - n- oktylacetat dufter af appelsiner.

Estere af smørsyre :

C3H7COOCH3 - methylbutyrat , tbp = 102,5 ° C ; _ _ lugter af ranet.
C3H7COOC2H5 - ethylbutyrat , tbp = 121,5 ° C ; _ _ _ _ har en karakteristisk duft af ananas.
C3H7COOC4H9 - butylbutyrat , tbp = 166,4 ° C ; _ _ _ _
C 3 H 7 COOC 5 H 11 - n- amylbutyrat ( n- pentylbutyrat ) og C 3 H 7 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamyl butyrat ( isopentyl butyrat ) har duften af pærer og fungerer også som opløsningsmidler i neglelakker.

Isovalerinsyreestere : _

(CH 3 ) 2 CHCH 2 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylizovalerat ( isopentylizovalerat ) har en æbleduft.

Medicinske applikationer

I slutningen af det 19. og begyndelsen af det 20. århundrede, da organisk syntese tog sine første skridt, blev mange estere syntetiseret og testet af farmakologer. De blev grundlaget for sådanne lægemidler som salol , validol osv. Som et lokalt irriterende og smertestillende middel blev methylsalicylat i vid udstrækning brugt , som nu praktisk talt er blevet afløst af mere effektive lægemidler.

Estere af uorganiske syrer

I estere af uorganiske (mineralsyrer) erstatter et carbonhydridradikal (for eksempel alkyl ) et eller flere hydrogenatomer af en uorganisk oxosyre, så estere af uorganiske syrer kan være både medium og sure.

Estere ligner strukturelt salte af syrer. Så estere af phosphorsyre , salpetersyre , svovlsyre og andre syrer er henholdsvis organiske fosfater , nitrater , sulfater og andre.

Følgende er eksempler på uorganiske syreestere:

Syre		Estere
Navn	Formel	Navn	Generel formel		Eksempler
Navn	Formel	Navn	Molekylær	Strukturel	Eksempler
Phosphorsyre	H3PO4 _ _ _	Fosforsyreestere (phosphater)	(RO) nP( = O)(OH) 3-n hvor n = 1-3	(tilfælde n = 3 )	(CH30 ) P (O) (OH) 2 - methylphosphat (CH3O ) 2P ( O)OH - dimethylphosphat (CH3O ) 3PO - trimethylphosphat
Salpetersyre	HNO3 _	Nitratestere (nitrater)	(RO)N(=O)O		C 2 H 5 ONO 2 - ethylnitrat CHONO 2 (CH 2 ONO 2 ) 2 - nitroglycerin
Salpetersyrling	HNO 2	Nitritestere (nitrit)	(RO)N(=O)		C2H5ONO - ethylnitrit _ _ C3H7ONO - propylnitrit _ _
Svovlsyre	H2SO4 _ _ _	Sulfatestere (sulfater)	( R1O )S( = O) 2 (OR2 )		C2H5OSO2OH - ethylsulfat _ _ _ _ ( C2H5O ) 2S02 - diethylsulfat _ _ _ _
svovlsyrling	H2SO3 _ _ _	Sulfitestere (sulfitter)	( R1O)S( = O)( OR2 )
Kulsyre	H2CO3 _ _ _	Carbonethere (carbonater) [da]	(R10 )C( = O)( OR2 )		(CH30 ) 2CO - dimethylcarbonat ( C6H5O ) 2CO - diphenylcarbonat _
Borsyre	H3BO3 _ _ _	Borsyreestere (borater)	(RO ) 3B		(CH30 ) 3B - trimethylborat ( C6H5O ) 3B - triphenylborat _

I tabellen, i de generelle molekylformler for estere, betegner symbolet = O oxogruppen.

Litteratur

Mendeleev D. I. , Monastyrsky D. N. Complex ethers // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.

Noter

Klasser af organiske forbindelser
kulbrinter	Alkaner Alkenes Arenaer Alkyner dienes Cykloalkaner
Iltholdig	Alkoholer Ethere (estere) Aldehyder Ketoner Keteny carboxylsyrer Estere (estere) ortoestere Kulhydrater Fedtstoffer Quinoner Fenoler Enols Hydroxy syrer Oxosyrer Peroxider
Nitrogenholdig	Aminer Aminoxider Amider hydrazider Hydrazoner Osazoner Nitroforbindelser Nitroso-forbindelser Imines oximer Nitroner Salpetersyrer Diazo-forbindelser Diazoniumsalte Nitriler isonitriler organiske azider Isocyanater Aminosyrer Egern Peptider
Svovl	Thiols Sulfider Sulfoxider Sulfoner Thioestere Salt Bunte Xanthater disulfider Sulfonsyrer Sulfinsyrer Thioaldehyder Thioketoner Thiocarboxylsyrer Organiske thiocyanater Isothiocyanater
Fosforholdig	Fosfiner Fosfonsyrer phosphinsyrer Fosfonsyrer Nukleinsyre Nukleotider
halogenorganisk	halogencarboner Organofluorforbindelser Perfluorcarboner Organiske chlorforbindelser Bromorganiske forbindelser Organiske jodforbindelser
organosilicium	Silaner Silazans Siltians Siloxaner Silikoner
Organoelement	germaniumorganisk organobor Organotin Økologisk bly Aluminium organisk Økologisk kviksølv Andre organometalliske
Andre vigtige klasser	Cykliske forbindelser