Естери

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Складні ефіри)
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Загальна будова естерів

Есте́ри (також складні́ ефі́ри) — клас органічних сполук.

Загальна характеристика[ред. | ред. код]

Похідні карбонових або мінеральних кислот, в яких атом водню в гідроксильній (ОН) групі заміщено на органічний радикал (R').

Назва естер походить від нім. Essig-Aether — оцтовий ефір.

За своєю будовою естери на перший погляд схожі з солями. Насправді ж схожість тут лише формальна. Зв'язок між вуглеводневим радикалом, тобто залишком, який виходить, якщо відняти від молекули вуглеводню один атом Гідрогену, і рештою частини молекули в естері ковалентний, а не іонний, як у солях.

Естери, на відміну від більшості солей, нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних розчинниках. Розчини їх не проводять електричного струму.

Реакція утворення естеру із спирту і кислоти є оборотною: пряма реакція називається естерифікацією, а зворотна — омиленням естеру.

Номенклатура[ред. | ред. код]

Назва складається таким чином: спочатку вказується група R', приєднана до кислоти, потім — назва кислоти із суфіксом ат. Наприклад, етилацетат (як в назвах неорганічних солей, наприклад, карбонат натрію).

Естери зазвичай розглядають як продукт реакції кислоти зі спиртом, наприклад, етилацетат можна сприймати як результат взаємодії оцтової кислоти і етанолу. Досить часто вживають тривіальну назву естерів. Етилацетат за нею можна назвати етиловим естером оцтової кислоти. Так само називають естери мінеральних кислот: диметиловий естер сірчаної кислоти — диметилсульфат.

Фізичні властивості[ред. | ред. код]

Багато естерів карбонових кислот мають характерні фруктові або квіткові запахи, через що їх використовують як штучні ароматизатори. Наприклад:

При збільшенні розмірів складових органічних груп естерів, до С15—C30 вони набувають консистенції пластичних речовин. Цю групу називають восками, вони, зазвичай, не мають запаху. Бджолиний віск містить суміш різних естерів, один з компонентів воску, що удалося виділити і визначити його склад, являє собою мірициловий етер пальмітинової кислоти. Китайський віск (продукт виділення кошенілі — комах Східної Азії) містить цериловий етер церотинової кислоти. Крім того, воски містять вільні карбонові кислоти і спирти. Воски не змочуються водою, розчинні в бензині, хлороформі, бензолі.

Жири — це естери гліцерину. Карбонові кислоти, що входять до складу жирів, мають вуглеводневий ланцюг з 9-19 атомами вуглецю. Тваринні жири, в основному, складаються із суміші гліцеридів стеаринової і пальмітинової кислоти. Рослинні олії містять гліцериди кислот із трохи меншою довжиною вуглецевого ланцюга: лауринової та міристинової. Лляна олія містить гліцерид ненасиченої лінолевої кислоти. При нанесенні тонким шаром на поверхню така олія під дією кисню повітря висихає в ході полімеризації по подвійних зв'язках, при цьому утворюється еластична плівка, не розчинна у воді й органічних розчинниках. На основі лляної олії виготовляють натуральну оліфу.

Естери фосфорної кислоти ДНК, РНК та фосфоліпіди відіграють важливу роль у життєдіяльності живих організмів.

Отримання[ред. | ред. код]

Основний спосіб синтезу — взаємодія карбонової кислоти і спирту, що каталізується кислотою і супроводжується виділенням води.Існує велика кількість різновидів прямої етерифікації карбонових кислот, які відрізняються один від одного деякими характерними деталями. Одним із старих і розповсюджених методів залишається етерифікація по Е.Фішеру. Суміш карбонової кислоти і великого надлишку безводного спирту, що містить хлороводень, сульфатну чи p-толуенсульфокислоту, витримують протягом кількох годин при 70-80°C. Надлишок спиру зміщує рівновагу в сторону утворення складного ефіру. Метод Фішера використовують для одержання складних ефірів метилового, етилового й інших нищих спирів. В інших випадках ефективна модифікація цього методу, де в якості розчинника використовують бензен або толуен із азеотропною відгонкою води в апараті Діна-Старка. Каталізатором в цьому випадку є ефірат трьохфтористого бору, p-толуенсульфокислота або різні сильнокислі катіообмінні смоли. Пряма етерифікація карбонових кислот дає найкращі результати в випадку первинних спиртів. Складні ефіри вториних спиртів отримують із сильно зниженим виходом, а для синтезу складних ефірів третинних спиртів такий метод негодиться. Складні ефіри вторинних і третиннмих спиртів отримують ацилюванням цих спиртів хлороангідридами або ангідриди кислот, кетенами.

Нуклеофільне SN2 -заміщених галогену в первинних і вторинних алкілгалогеніду під дією карбоксилат-іона в якості нуклеофильного реагенту широко використовується зараз для отримання складних ефірів. Раніше ця звичайна реакція бімолекулярного нуклеофільного заміщення мала вкрай обмежену сферу застосування через низький виходу складних ефірів в протонних розчинниках (вода, спирти), де карбоксилат-іон сильно сольватованих за допомогою водневого зв'язку і тому має низьку реакційною здатністю. Метод межфазного каталізу дозволяє усунути цей недолік за рахунок розчинності тетраалкіламмоніевих солей карбонових кислот в полярних і малополярних апротонних розчинниках, і в даний час цей спосіб часто застосовується для отримання складних ефірів найрізноманітніших, в тому числі і просторово ускладнених кислот , де він особливо корисний. В якості каталізаторів міжфазного переносу доцільно використовувати 18-краун-6 поліефір.

Хімічні властивості[ред. | ред. код]

Найбільше характерним для естерів карбонових кислот є гідролітичне (під дією води) розщеплення етерового зв'язку, у нейтральному середовищі воно протікає повільно і помітно прискорюється в присутності основ або кислот, які каталізують цей процес. Гідроліз у присутності лугів називають омиленням. Процес омилення жирів проводять у промисловому масштабі, при цьому одержують гліцерин і солі вищих карбонових кислот, що являють собою мило.

Застосування[ред. | ред. код]

Етилформіат та етилацетат використовуються як розчинники целюлозних лаків. Естери на основі нижчих спиртів і кислот використовують у харчовій промисловості при створенні фруктових есенцій, а на основі ароматичних спиртів — у парфумерній промисловості.

Воски входять до складу косметичних кремів і лікарських мазей. Тваринні жири і олії являють собою сировину для одержання вищих карбонових кислот, миючих засобів і гліцерину.

На основі рослинних олій виготовляють оліфи, що складають основу олійних фарб.

Нітрогліцерин — відомий лікарський препарат і вибухова речовина, основа динаміту.

Складні ефіри сульфатної кислоти використовують в органічному синтезі як алкілюючі реагенти, а ортофосфатної — як інсектициди.

Див. також[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
  • John McMurry: Chemia organiczna. Wyd. 3. Warszawa: PWN, 2005. ISBN 83-01-14406-8.