Esterii, proprietățile și aplicațiile lor. Esterii și structura lor. Utilizarea esterilor

10.5. Eteri complexi. Grasimi

Esteri- derivați funcționali ai acizilor carboxilici,
în moleculele cărora gruparea hidroxil (-OH) este înlocuită cu un reziduu de alcool (- SAU)

Esteri ai acizilor carboxilici - compuși cu formulă generală.

R-COOR", unde R și R" sunt radicali hidrocarburi.

Esteri ai acizilor carboxilici monobazici saturați au formula generala:

Proprietăți fizice:

· Lichide volatile, incolore

Puțin solubil în apă

Mai des cu un miros plăcut

Mai ușor decât apa

Esterii se găsesc în flori, fructe, fructe de pădure. Ei determină mirosul lor specific.
Sunt parte integrantă uleiuri esențiale (se cunosc aproximativ 3000 ef.m. - portocale, lavandă, trandafir etc.)

Esterii acizilor carboxilici inferiori și ai alcoolilor monohidroxilici inferiori au un miros plăcut de flori, fructe de pădure și fructe. Esterii acizilor monobazici superiori și alcoolilor monohidroxilici superiori stau la baza cerurilor naturale. De exemplu, ceara de albine conține un ester de acid palmitic și alcool miricilic (palmitat de miricil):

CH 3 (CH 2) 14 –CO–O–(CH 2) 29 CH 3

Numele scurte de esteri sunt construite pe numele radicalului (R ") din reziduul de alcool și numele grupului RCOO - în restul acid. De exemplu, esterul etilic al acidului acetic CH3COOC2H5 numit acetat etilic.

Aplicație

· Ca arome și intensificatori de mirosuri în industria alimentară și parfumerie (fabricarea săpunului, parfumurilor, cremelor);

· În producția de materiale plastice, cauciuc ca plastifianți.

plastifianti – substanțe care sunt introduse în compoziția materialelor polimerice pentru a conferi (sau crește) elasticitate și (sau) plasticitate în timpul prelucrării și exploatării.

Aplicație în medicină

ÎN sfârşitul XIX-lea- începutul secolului al XX-lea, când sinteza organică a făcut 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.

Obținerea esterilor

Esterii pot fi obținuți prin reacția acizilor carboxilici cu alcooli ( reacție de esterificare). Catalizatorii sunt acizi minerali.

Reacția de esterificare sub cataliză acidă este reversibilă. Procesul invers - scindarea unui ester prin acțiunea apei pentru a forma un acid carboxilic și un alcool - se numește hidroliza esterului.

RCOOR " + H2O ( H +) ↔ RCOOH + R „OH

Hidroliza în prezența alcaline are loc ireversibil (deoarece anionul carboxilat RCOO încărcat negativ rezultat nu reacționează cu reactivul nucleofil - alcoolul).

Această reacție se numește saponificarea esterilor(prin analogie cu hidroliza alcalină a legăturilor esterice din grăsimi în producerea săpunului).

Grăsimile, structura lor, proprietăți și aplicații

„Chimie peste tot, chimie în toate:

În tot ceea ce respirăm

În tot ce bem

Tot ce mâncăm.”

În tot ceea ce purtăm

Oamenii au învățat de mult să izoleze grăsimea din obiectele naturale și să le folosească Viata de zi cu zi. Grăsimea arsă în lămpile primitive, luminând peșterile oamenilor primitivi, grăsimea a fost mânjită pe derapaje, de-a lungul cărora erau lansate nave. Grăsimile sunt principala sursă a nutriției noastre. Dar malnutriția, un stil de viață sedentar duce la supraponderalitate. Animalele din deșert stochează grăsimea ca sursă de energie și apă. Stratul gros de grăsime de foci și balene le ajută să înoate în apele reci ale Oceanului Arctic.

Grăsimile sunt larg distribuite în natură. Alături de carbohidrați și proteine, ele fac parte din toate organismele animale și vegetale și formează una dintre părțile principale ale alimentelor noastre. Sursele de grăsimi sunt organismele vii. Printre animale se numără vaci, porci, oi, găini, foci, balene, gâște, pești (rechini, cod, hering). Din ficatul de cod și rechin se obține ulei de pește - un medicament, din hering - grăsimi folosite pentru hrănirea animalelor de fermă. Grăsimile vegetale sunt cel mai adesea lichide, se numesc uleiuri. Se folosesc grăsimi din plante precum bumbac, in, soia, arahide, susan, rapiță, floarea soarelui, muștar, porumb, mac, cânepă, nucă de cocos, cătină, câine, palmier de ulei și multe altele.

Grăsimile îndeplinesc diverse funcții: construcție, energie (1 g grăsime dă 9 kcal de energie), protectoare, depozitare. Grăsimile furnizează 50% din energia necesară unei persoane, astfel încât o persoană trebuie să consume 70-80 g de grăsimi pe zi. Grăsimile reprezintă 10-20% din greutatea corporală a unei persoane sănătoase. Grăsimile sunt o sursă esențială de acizi grași. Unele grăsimi conțin vitaminele A, D, E, K, hormoni.

Multe animale și oameni folosesc grăsimea ca înveliș termoizolant, de exemplu, la unele animale marine, grosimea stratului de grăsime ajunge la un metru. În plus, în organism, grăsimile sunt solvenți pentru arome și coloranți. Multe vitamine, cum ar fi vitamina A, sunt solubile numai în grăsimi.

Unele animale (mai des păsările de apă) folosesc grăsimi pentru a-și lubrifia propriile fibre musculare.

Grăsimile cresc efectul de sațietate alimentară, deoarece sunt digerate foarte lent și întârzie apariția foametei .

Istoria descoperirii grăsimilor

În secolul al XVII-lea. om de știință german, unul dintre primii chimiști analitici Otto Tachenius(1652-1699) a sugerat pentru prima dată că grăsimile conțin un „acid ascuns”.

În 1741 un chimist francez Claude Joseph Geoffrey(1685-1752) au descoperit că atunci când săpunul (care a fost preparat prin fierberea grăsimii cu alcalii) a fost descompus cu acid, s-a format o masă care era grasă la atingere.

Faptul că glicerina este inclusă în compoziția grăsimilor și uleiurilor a fost descoperit pentru prima dată în 1779 de celebrul chimist suedez. Carl Wilhelm Scheele.

Pentru prima dată, compoziția chimică a grăsimilor a fost determinată la începutul secolului trecut de un chimist francez. Michel Eugene Chevreul, fondatorul chimiei grăsimilor, autorul a numeroase studii despre natura lor, a rezumat într-o monografie în șase volume „Studii chimice ale corpurilor de origine animală”.

1813 E. Chevreul a stabilit structura grăsimilor datorită reacției de hidroliză a grăsimilor într-un mediu alcalin.El a arătat că grăsimile constau din glicerol și acizi grași, iar acesta nu este doar un amestec al acestora, ci un compus care, prin adăugarea de apă, se descompune în glicerol și acizi.

Sinteza grăsimilor

În 1854, chimistul francez Marcelin Berthelot (1827–1907) a efectuat o reacție de esterificare, adică formarea unui ester între glicerol și acizi grași, și astfel a sintetizat pentru prima dată grăsimea.

Formula generală a grăsimilor (trigliceride)

Grasimi - esteri ai glicerolului și acizilor carboxilici superiori. Numele comun pentru acești compuși este trigliceride.

Clasificarea grăsimilor

Grăsimile animale conțin în principal gliceride de acizi saturați și sunt solide. Grăsimile vegetale, denumite adesea uleiuri, conțin gliceride ale acizilor carboxilici nesaturați. Acestea sunt, de exemplu, uleiuri lichide de floarea soarelui, cânepă și semințe de in.

Grăsimile naturale conțin următorii acizi grași

Grăsimile se găsesc în toate plantele și animalele. Sunt amestecuri de esteri plini de glicerol și nu au un punct de topire distinct.

· Grăsimi animale(de oaie, porc, vită etc.), de regulă, sunt solide cu un punct de topire scăzut (uleiul de pește este o excepție). Reziduurile predomină în grăsimile solide bogat acizi.

· Grăsimi vegetale - uleiuri (floarea soarelui, soia, seminte de bumbac etc.) - lichide (exceptie - ulei de cocos, ulei de boabe de cacao). Uleiurile conțin în mare parte reziduuri nesaturat (nesaturat) acizi.

Proprietățile chimice ale grăsimilor

1. Hidroliză, sau saponificare , gras apare sub acțiunea apei, cu participarea enzimelor sau a catalizatorilor acizi (reversibil), în acest caz, se formează un alcool - glicerol și un amestec de acizi carboxilici:

sau alcaline (ireversibile). Hidroliza alcalină produce săruri ale acizilor grași superiori numite săpunuri. Săpunurile sunt obținute prin hidroliza grăsimilor în prezența alcaline:

Săpunurile sunt săruri de potasiu și sodiu ale acizilor carboxilici superiori.

2. Hidrogenarea grăsimilor – conversia uleiurilor vegetale lichide în grăsimi solide – are mare importanțăîn scopuri alimentare. Produsul hidrogenării uleiurilor este grăsimea solidă (untură artificială, salomas). Margarină- grăsime comestibilă, constă dintr-un amestec de uleiuri hidrogenate (floarea soarelui, porumb, semințe de bumbac etc.), grăsimi animale, lapte și arome (sare, zahăr, vitamine etc.).

Așa se obține margarina în industrie:

În condițiile procesului de hidrogenare a uleiului (temperatura înaltă, catalizator metalic), unele dintre reziduurile acide care conțin legături cis C=C sunt izomerizate în izomeri trans mai stabili. Conținutul crescut de reziduuri acide trans-nesaturate în margarină (în special în soiurile ieftine) crește riscul de ateroscleroză, boli cardiovasculare și alte boli.

Reacția de obținere a grăsimilor (esterificare)

Utilizarea grăsimilor

Grăsimile sunt alimente. Rolul biologic gras

Grăsimile animale și uleiurile vegetale, împreună cu proteinele și carbohidrații, sunt una dintre componentele principale ale nutriției umane normale. Ele sunt principala sursă de energie: 1 g de grăsime atunci când este complet oxidată (are loc în celule cu participarea oxigenului) furnizează 9,5 kcal (aproximativ 40 kJ) de energie, care este aproape de două ori mai mare decât poate fi obținută din proteine. sau carbohidrați. În plus, rezervele de grăsime din organism practic nu conțin apă, în timp ce moleculele de proteine ​​și carbohidrați sunt întotdeauna înconjurate de molecule de apă. Drept urmare, un gram de grăsime oferă de aproape 6 ori mai multă energie decât un gram de amidon animal - glicogen. Astfel, grăsimea ar trebui considerată pe bună dreptate un „combustibil” bogat în calorii. Practic, este cheltuită pentru a menține temperatura normală a corpului uman, precum și pentru a lucra diverși mușchi, astfel încât chiar și atunci când o persoană nu face nimic (de exemplu, doarme), are nevoie de aproximativ 350 kJ de energie în fiecare oră pentru a acoperi costurile energetice. , cam aceeași putere are un bec electric de 100 de wați.

Pentru a oferi organismului energie Condiții nefavorabile creează rezerve de grăsime care se depun în țesutul subcutanat, în pliul gras al peritoneului - așa-numitul epiploon. Grăsimea subcutanată protejează organismul de hipotermie (în special această funcție a grăsimii este importantă pentru animalele marine). De mii de ani, oamenii au făcut o muncă fizică grea, care a necesitat multă energie și, în consecință, o nutriție îmbunătățită. Doar 50 g de grăsime sunt suficiente pentru a acoperi necesarul minim zilnic de energie uman. Cu toate acestea, cu o activitate fizică moderată, un adult ar trebui să primească puțin mai multă grăsime din alimente, dar cantitatea lor nu trebuie să depășească 100 g (aceasta dă o treime din conținutul de calorii al unei diete de aproximativ 3000 kcal). De remarcat că jumătate din aceste 100 g se găsesc în alimente sub formă de așa-numită grăsime ascunsă. Grăsimile se găsesc în aproape toate alimentele în număr mare sunt chiar și în cartofi (sunt 0,4%), în pâine (1-2%), în fulgi de ovăz (6%). Laptele conține de obicei 2-3% grăsime (dar există și soiuri speciale de lapte degresat). Destul de multă grăsime ascunsă în carnea slabă - de la 2 la 33%. Grăsimea ascunsă este prezentă în produs sub formă de particule minuscule individuale. Grasimile in forma aproape pura sunt untura si uleiul vegetal; în unt aproximativ 80% grăsime, în ghee - 98%. Desigur, toate recomandările de mai sus pentru consumul de grăsimi sunt medii, acestea depind de sex și vârstă, de activitate fizică și de condițiile climatice. Odată cu un consum excesiv de grăsimi, o persoană se îngrașă rapid, dar nu trebuie să uităm că grăsimile din organism pot fi sintetizate și din alte produse. Nu este atât de ușor să „eliminați” caloriile suplimentare prin activitate fizică. De exemplu, făcând jogging 7 km, o persoană cheltuiește aproximativ aceeași cantitate de energie pe care o primește mâncând doar o baton de ciocolată de o sută de grame (35% grăsimi, 55% carbohidrați).Fiziologii au descoperit că cu activitatea fizică, care este 10 ori mai mare decât de obicei, o persoană care a primit o dietă cu grăsimi era complet epuizată după 1,5 ore. Cu o dietă cu carbohidrați, o persoană a rezistat la aceeași sarcină timp de 4 ore. Acest rezultat aparent paradoxal se explică prin particularitățile proceselor biochimice. În ciuda „intensității energetice” mari a grăsimilor, obținerea energiei din acestea în organism este un proces lent. Acest lucru se datorează reactivității scăzute a grăsimilor, în special a lanțurilor lor de hidrocarburi. Carbohidrații, deși oferă mai puțină energie decât grăsimile, o „alocează” mult mai repede. Prin urmare, înainte de exercițiu, este de preferat să mănânci alimente dulci, mai degrabă decât cele grase.Un exces de grăsimi în alimente, în special grăsimi animale, crește și riscul de a dezvolta boli precum ateroscleroza, insuficiența cardiacă etc. Există mult colesterol în grăsimi animale (dar nu trebuie să uităm că două treimi din colesterol este sintetizat în organism din alimente fără grăsimi - carbohidrați și proteine).

Se știe că o proporție semnificativă din grăsimile consumate ar trebui să fie uleiuri vegetale, care conțin compuși foarte importanți pentru organism - acizi grași polinesaturați cu mai multe legături duble. Acești acizi sunt numiți „esențiali”. La fel ca și vitaminele, acestea trebuie furnizate organismului în formă finită. Dintre acestea, acidul arahidonic are cea mai mare activitate (este sintetizat în organism din acidul linoleic), cea mai mică activitate este acidul linolenic (de 10 ori mai mică decât acidul linoleic). Potrivit diferitelor estimări, necesarul zilnic de acid linoleic al omului variază de la 4 la 10 g. Cel mai mult acidul linoleic (până la 84%) se găsește în ulei de șofran, stors din semințele de șofrănel, o plantă anuală cu flori portocalii strălucitoare. O mare parte din acest acid se găsește și în uleiurile de floarea soarelui și de nuci.

Potrivit nutriționiștilor, o dietă echilibrată ar trebui să conțină 10% acizi polinesaturați, 60% mononesaturați (în principal acid oleic) și 30% saturati. Acest raport este asigurat dacă o persoană primește o treime din grăsimi sub formă de uleiuri vegetale lichide - în cantitate de 30-35 g pe zi. Aceste uleiuri se găsesc și în margarină, care conține 15 până la 22% acizi grași saturați, 27 până la 49% acizi grași nesaturați și 30 până la 54% acizi grași polinesaturați. Prin comparație, untul conține 45-50% acizi grași saturați, 22-27% acizi grași nesaturați și mai puțin de 1% acizi grași polinesaturați. În acest sens, margarina de înaltă calitate este mai sănătoasă decât untul.

Trebuie amintit!!!

Acizii grași saturați afectează negativ metabolismul grăsimilor, funcția hepatică și contribuie la dezvoltarea aterosclerozei. Nesaturații (în special acizii linoleic și arahidonic) reglează metabolismul grăsimilor și sunt implicați în eliminarea colesterolului din organism. Cu cât conținutul de acizi grași nesaturați este mai mare, cu atât este mai mic punctul de topire al grăsimii. Conținutul caloric al grăsimilor animale solide și vegetale lichide este aproximativ același, dar valoarea fiziologică a grăsimilor vegetale este mult mai mare. Grăsimea din lapte are calități mai valoroase. Conține o treime din acizi grași nesaturați și, rămânând sub formă de emulsie, este ușor absorbit de organism. În ciuda acestor trăsături pozitive, nu puteți folosi numai grăsime din lapte, deoarece nicio grăsime nu conține o compoziție ideală de acizi grași. Cel mai bine este să consumați grăsimi de origine animală și vegetală. Raportul lor ar trebui să fie de 1:2,3 (70% animale și 30% vegetale) pentru tineri și persoane de vârstă mijlocie. Dieta persoanelor în vârstă ar trebui să fie dominată de grăsimi vegetale.

Grăsimile nu doar participă la procesele metabolice, ci sunt și stocate în rezervă (în principal în peretele abdominal și în jurul rinichilor). Rezervele de grăsime asigură procese metabolice, păstrând proteinele pentru viață. Această grăsime oferă energie în timpul activității fizice, dacă există puține grăsimi în dietă, precum și în cazul bolilor severe, când din cauza apetitului redus, nu este suficient aprovizionată cu alimente.

Consumul abundent de grăsimi cu alimente este dăunător sănătății: se depozitează în cantități mari în rezervă, ceea ce crește greutatea corporală, ducând uneori la desfigurarea siluetei. Concentrația acestuia în sânge crește, ceea ce, ca factor de risc, contribuie la dezvoltarea aterosclerozei, bolilor coronariene, hipertensiunii arteriale etc.

EXERCIȚII

1. Există 148 g dintr-un amestec de doi compuși organici de aceeași compoziție C 3 H 6 O 2. Determinați structura acestora valorile și fracțiile lor de masă în amestec, dacă se știe că una dintre ei, atunci când interacționează cu un exces de bicarbonat de sodiu, eliberează 22,4 l (N.O.) de monoxid de carbon ( IV), iar celălalt nu reacționează cu carbonat de sodiu și o soluție de amoniac de oxid de argint, ci când este încălzit cu soluție apoasă hidroxidul de sodiu formează un alcool și o sare acidă.

Soluţie:

Se știe că monoxidul de carbon ( IV ) se eliberează atunci când carbonatul de sodiu reacţionează cu acidul. Nu poate exista decât un singur acid de compoziție C 3 H 6 O 2 - propionic, CH 3 CH 2 COOH.

C2H5COOH + N aHCO3 → C2H5COONa + CO2 + H2O.

Conform condiției, s-au eliberat 22,4 litri de CO 2, adică 1 mol, ceea ce înseamnă că în amestec se afla și 1 mol de acid. Masa molară a compușilor organici de pornire este: M (C 3 H 6 O 2) \u003d 74 g / mol, prin urmare 148 g este 2 mol.

Al doilea compus la hidroliză formează un alcool și o sare acidă, ceea ce înseamnă că este un ester:

RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH.

Compoziţia C 3 H 6 O 2 corespunde la doi esteri: formiat de etil HSOOS 2 H 5 şi acetat de metil CH 3 SOOSH 3. Esterii acidului formic reacţionează cu o soluţie de amoniac de oxid de argint, astfel încât primul ester nu satisface condiţia problemei. Prin urmare, a doua substanță din amestec este acetatul de metil.

Deoarece amestecul conținea un mol de compuși cu aceeași masă molară, fracțiunile lor de masă sunt egale și se ridică la 50%.

Răspuns. 50% CH3CH2COOH, 50% CH3COOCH3.

2. Densitatea relativă de vapori a esterului în raport cu hidrogenul este de 44. În timpul hidrolizei acestui ester se formează doi compuși, a căror combustie în cantități egale produce aceleași volume. dioxid de carbon(în aceleași condiții).Dați formula structurală a acestui eter.

Soluţie:

Formula generală a esterilor formați din alcooli și acizi saturați este C nH2n Aproximativ 2 . Valoarea lui n poate fi determinată din densitatea hidrogenului:

M (C n H 2 n O 2) \u003d 14 n + 32 = 44 . 2 = 88 g/mol,

de unde n = 4, adică eterul conține 4 atomi de carbon. Deoarece arderea alcoolului și a acidului format în timpul hidrolizei esterului eliberează volume egale de dioxid de carbon, acidul și alcoolul conțin același număr de atomi de carbon, câte doi. Astfel, esterul dorit este format din acid acetic și etanol și se numește acetat de etil:

Răspuns. Acetat de etil, CH3COOS2H5.

________________________________________________________________

3. În timpul hidrolizei unui ester, a cărui masă molară este de 130 g/mol, se formează acid A și alcool B. Determinați structura esterului dacă se știe că sarea de argint a acidului conține 59,66% argint prin greutate. Alcoolul B nu este oxidat de dicromat de sodiu și reacționează ușor cu acidul clorhidric pentru a forma clorură de alchil.

Soluţie:

Un ester are formula generală RCOOR ‘. Se știe că sarea de argint a acidului, RCOOAg , conține 59,66% argint, prin urmare masa molară a sării este: M (RCOOAg) \u003d M (A g )/0,5966 = 181 g/mol, de unde DOMNUL ) \u003d 181- (12 + 2. 16 + 108) \u003d 29 g / mol. Acest radical este etil, C2H5, iar esterul a fost format din acid propionic: C 2 H 5 COOR '.

Masa molară a celui de-al doilea radical este: M (R ') \u003d M (C 2 H 5 COOR ') - M (C 2 H 5 COO) \u003d 130-73 \u003d 57 g / mol. Acest radical are formula moleculară C4H9. După condiție, alcoolul C4H9OH nu este oxidat Na2Cr2 Aproximativ 7 și ușor de reacționat acid clorhidric prin urmare, acest alcool este terțiar, (CH 3) 3 SON.

Astfel, esterul dorit este format din acid propionic și terț-butanol și se numește propionat de terț-butil:

Răspuns . propionat de terţ-butil.

________________________________________________________________

4. Scrieți două formule posibile pentru o grăsime care are 57 de atomi de carbon într-o moleculă și reacţionează cu iodul într-un raport de 1:2. Compoziția grăsimii conține reziduuri de acizi cu un număr par de atomi de carbon.

Soluţie:

Formula generala pentru grasimi:

unde R, R', R „- radicali hidrocarburi care conțin numar impar atomi de carbon (un alt atom din reziduul acid face parte din grupa -CO-). Trei radicali de hidrocarburi reprezintă 57-6 = 51 atomi de carbon. Se poate presupune că fiecare dintre radicali conține 17 atomi de carbon.

Deoarece o moleculă de grăsime poate atașa două molecule de iod, există două legături duble sau o legătură triplă pentru trei radicali. Dacă două legături duble sunt în același radical, atunci grăsimea conține un reziduu de acid linoleic ( R \u003d C 17 H 31) și două resturi de acid stearic ( R' = R "= C 17 H 35). Dacă două legături duble sunt în radicali diferiți, atunci grăsimea conține două resturi de acid oleic ( R \u003d R ' \u003d C 17 H 33 ) și un reziduu de acid stearic ( R „= C 17 H 35). Formule posibile de grăsimi:

________________________________________________________________

5.

SARCINI PENTRU SOLUȚIE INDEPENDENTĂ

1. Ce este o reacție de esterificare.

2. Care este diferența în structura grăsimilor solide și lichide.

3. Care sunt proprietățile chimice ale grăsimilor.

4. Dați ecuația reacției pentru producerea formiatului de metil.

5. Scrieţi formulele structurale a doi esteri şi a unui acid având compoziţia C 3 H 6 O 2 . Denumiți aceste substanțe conform nomenclaturii internaționale.

6. Scrieţi ecuaţiile pentru reacţiile de esterificare dintre: a) acid acetic şi 3-metilbutanol-1; b) acid butiric și propanol-1. Numiți eterii.

7. Câte grame de grăsime s-au luat dacă au fost necesari 13,44 litri de hidrogen (n.o.) pentru hidrogenarea acidului format ca urmare a hidrolizei acestuia.

8. Calculați fracția de masă a randamentului esterului format atunci când 32 g de acid acetic și 50 g de propanol-2 sunt încălzite în prezența acidului sulfuric concentrat, dacă se formează 24 g de ester.

9. Pentru hidroliza unei probe de grăsime cântărind 221 g, au fost necesare 150 g de soluție de hidroxid de sodiu cu fractiune in masa alcalii 0,2. Sugerați formula structurală a grăsimii originale.

10. Calculați volumul unei soluții de hidroxid de potasiu cu o fracție de masă alcalină de 0,25 și o densitate de 1,23 g / cm 3, care trebuie cheltuită pentru a efectua hidroliza a 15 g dintr-un amestec format din ester etilic al acidului etanoic, ester propilic. al acidului metanoic și ester metilic al acidului propanoic.

EXPERIENTA VIDEO

Esterii sunt de obicei numiți compuși obținuți prin reacția de esterificare din acizii carboxilici. În acest caz, OH- este înlocuit din gruparea carboxil cu radicalul alcoxi. Ca rezultat, se formează esteri, a căror formulă este în vedere generala scris ca R-COO-R”.

Structura grupului ester

Polaritate legături chimiceîn moleculele de ester este similară cu polaritatea legăturilor din acizii carboxilici. Principala diferență este absența unui atom de hidrogen mobil, în locul căruia este plasat un reziduu de hidrocarbură. Cu toate acestea, centrul electrofil este situat pe atomul de carbon al grupului ester. Dar atomul de carbon al grupării alchil conectată la acesta este, de asemenea, polarizat pozitiv.

Electrofilia și, prin urmare, proprietățile chimice ale esterilor, sunt determinate de structura reziduului de hidrocarbură care a luat locul atomului de H în gruparea carboxil. Dacă radicalul de hidrocarbură formează un sistem conjugat cu atomul de oxigen, atunci reactivitatea crește semnificativ. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, în esterii acrilici și vinilici.

Proprietăți fizice

Majoritatea esterilor sunt substanțe lichide sau cristaline cu o aromă plăcută. Punctul de fierbere al acestora este de obicei mai mic decât cele de valori similare. greutăți moleculare acizi carboxilici. Acest lucru confirmă scăderea interacțiunilor intermoleculare, iar aceasta, la rândul său, se explică prin absența legăturilor de hidrogen între moleculele învecinate.

Cu toate acestea, la fel ca proprietățile chimice ale esterilor, cele fizice depind de caracteristicile structurale ale moleculei. Mai exact, pe tipul de alcool și acid carboxilic din care se formează. Pe această bază, esterii sunt împărțiți în trei grupuri principale:

1. Esteri de fructe. Sunt formați din acizi carboxilici inferiori și aceiași alcooli monohidroxilici. Lichide cu mirosuri caracteristice plăcute floral-fructate.
2. Ceară. Sunt derivați ai acizilor și alcoolilor superiori (număr de atomi de carbon de la 15 la 30), având câte unul. grup functional. Acestea sunt substanțe plastice care se înmoaie ușor în mâini. Componenta principală a cerii de albine este palmitatul de miricil C 15 H 31 COOS 31 H 63 și esterul chinezesc al acidului cerotinic C 25 H 51 COOS 26 H 53. Sunt insolubile în apă, dar solubile în cloroform și benzen.
3. Grasimi. Format din glicerol și acizi carboxilici medii și superiori. Grăsimile animale sunt de obicei solide conditii normale, dar se topesc usor cand temperatura creste (unt, untura etc.). Grasimile vegetale se caracterizeaza printr-o stare lichida (uleiuri de in, masline, soia). Diferența fundamentală în structura acestor două grupe, care afectează diferențele de proprietăți fizice și chimice ale esterilor, este prezența sau absența legăturilor multiple în reziduul acid. Grăsimile animale sunt gliceride ale acizilor carboxilici nesaturați, iar grăsimile vegetale sunt acizi saturați.

Proprietăți chimice

Esterii reacţionează cu nucleofilii, rezultând substituirea grupării alcoxi şi acilarea (sau alchilarea) agentului nucleofil. Dacă în formula structurala esterul are un atom de hidrogen α, atunci este posibilă condensarea esterului.

1. Hidroliză. Este posibilă hidroliza acidă și alcalină, care este reacția inversă a esterificării. În primul caz, hidroliza este reversibilă, iar acidul acționează ca un catalizator:

R-COO-R"+ H2O<―>R-COO-H + R"-OH

Hidroliza bazică este ireversibilă și se numește de obicei saponificare, iar sărurile de sodiu și potasiu ale acizilor grași carboxilici sunt numite săpunuri:

R-COO-R" + NaOH -> R-COO-Na + R"-OH

2. Amonoliza. Amoniacul poate acționa ca un agent nucleofil:

R-COO-R"+ NH3-> R-CO-NH2 + R"-OH

3. Intereserificare. Această proprietate chimică a esterilor poate fi atribuită și metodelor de preparare a acestora. Sub acțiunea alcoolilor în prezența H + sau OH - este posibil să se înlocuiască radicalul de hidrocarbură combinat cu oxigen:

R-COO-R" + R""-OH ―> R-COO-R"" + R"-OH

4. Reducerea cu hidrogen duce la formarea de molecule a doi alcooli diferiți:

R-СО-OR "+ LiAlH 4 ―> R-СΗ 2 -ОH + R"OH

5. Arderea este o altă reacție tipică pentru esteri:

2CΗ 3 -COO-CΗ 3 + 7O 2 \u003d 6CO 2 + 6H 2 O

6. Hidrogenarea. Dacă există mai multe legături în lanțul de hidrocarburi al unei molecule de eter, atunci moleculele de hidrogen pot fi atașate de ele, ceea ce are loc în prezența platinei sau a altor catalizatori. Deci, de exemplu, este posibil să se obțină grăsimi solide hidrogenate (margarină) din uleiuri.

Utilizarea esterilor

Esterii și derivații lor sunt utilizați în diverse industrii. Multe dintre ele se dizolvă bine diverse compusi organici, sunt folosite în parfumerie și industria alimentară, pentru producerea de polimeri și fibre de poliester.

Acetat etilic. Este folosit ca solvent pentru nitroceluloză, acetat de celuloză și alți polimeri, pentru fabricarea și dizolvarea lacurilor. Datorită aromei sale plăcute, este folosit în industria alimentară și a parfumurilor.

Acetat de butil. Folosit și ca solvent, dar deja rășini poliesterice.

Acetat de vinil (CH3-COO-CH=CH2). Este folosit ca bază a unui polimer necesar în prepararea adezivilor, lacurilor, fibrelor sintetice și a peliculelor.

Eter malonic. Datorită specialului lor proprietăți chimice acest ester este utilizat pe scară largă în sinteza chimică pentru a obține acizi carboxilici, compuși heterociclici, acizi aminocarboxilici.

ftalați. Esterii acidului ftalic sunt utilizați ca plastifianți pentru polimeri și cauciucuri sintetice, iar ftalatul de dioctil este, de asemenea, folosit ca repulsiv.

Acrilat de metil și metacrilat de metil. Polimerizare usor cu formarea de foi de sticla organica rezistente la diverse influente.

Dacă acidul inițial este polibazic, atunci este posibilă formarea fie a esterilor plini - toate grupările HO sunt înlocuite, fie a esterilor acizilor - substituție parțială. Pentru acizii monobazici sunt posibili numai esteri plini (Fig. 1).

Orez. 1. EXEMPLE DE ESTERI pe baza de acizi anorganici si carboxilici

Nomenclatura esterilor.

Titlul este creat în felul următor: mai întâi se indică grupa R atașată acidului, apoi denumirea acidului cu sufixul „at” (ca în denumirile sărurilor anorganice: carbon la sodiu, nitr la crom). Exemplele din fig. 2

Orez. 2. NUMELE DE ESTERI. Fragmentele de molecule și fragmentele lor corespunzătoare de nume sunt evidențiate în aceeași culoare. Esterii sunt de obicei considerați ca produse de reacție între un acid și un alcool, de exemplu, propionatul de butii poate fi considerat ca produsul de reacție al acidului propionic și al butanolului.

Dacă se folosește banalul ( cm. NUMELE TRIVIALE DE SUBSTANȚE) numele acidului inițial, apoi cuvântul „eter” este inclus în denumirea compusului, de exemplu, C 3 H 7 COOC 5 H 11 este esterul amil al acidului butiric.

Clasificarea și compoziția esterilor.

Dintre esterii studiați și utilizați pe scară largă, majoritatea sunt compuși derivați din acizi carboxilici. Esterii pe bază de acizi minerali (anorganici) nu sunt atât de diverși, deoarece clasa acizilor minerali este mai puțin numeroasă decât acizii carboxilici (varietatea compușilor este una dintre semne distinctive Chimie organica).

Când numărul de atomi de C din acidul carboxilic și alcoolul inițial nu depășește 6-8, esterii corespunzători sunt lichide uleioase incolore, cel mai adesea cu un miros fructat. Ele formează un grup de esteri de fructe. Dacă un alcool aromatic (care conține un nucleu aromatic) este implicat în formarea unui ester, atunci astfel de compuși, de regulă, au un miros floral mai degrabă decât fructat. Toți compușii acestui grup sunt practic insolubili în apă, dar ușor solubili în majoritatea solvenților organici. Acești compuși sunt interesanți pentru gama lor largă de arome plăcute (Tabelul 1), unii dintre ei au fost mai întâi izolați din plante și ulterior sintetizati artificial.

Odată cu creșterea dimensiunii grupelor organice care alcătuiesc esterii, până la C 15–30, compușii capătă consistența unor substanțe plastice, ușor de înmuiat. Acest grup se numește ceară și este în general inodor. Ceara de albine conține un amestec de diverși esteri, unul dintre componentele cerii, care a fost capabil să izoleze și să determine compoziția acesteia, este esterul miricil al acidului palmitic C 15 H 31 COOC 31 H 63 . Ceara chinezească (un produs al izolării coșenilei - insecte din Asia de Est) conține ester cerilic al acidului cerotinic C 25 H 51 COOS 26 H 53. În plus, cerurile conțin atât acizi carboxilici liberi, cât și alcooli, inclusiv grupe organice mari. Cerurile nu sunt umezite cu apă, solubile în benzină, cloroform, benzen.

Al treilea grup este grăsimile. Spre deosebire de cele două grupe anterioare bazate pe alcooli monohidroxilici ROH, toate grăsimile sunt esteri formați din alcoolul trihidroxilic glicerol HOCH2-CH(OH)-CH2OH. Acizii carboxilici, care fac parte din grăsimi, au, de regulă, un lanț de hidrocarburi cu 9-19 atomi de carbon. Grăsimile animale (unt de vacă, miel, untură) sunt substanțe plastice, fuzibile. Grăsimile vegetale (măsline, semințe de bumbac, ulei de floarea soarelui) sunt lichide vâscoase. Grăsimile animale constau în principal dintr-un amestec de gliceride ale acidului stearic și palmitic (Fig. 3A, B). Uleiurile vegetale conțin gliceride ale acizilor cu un lanț de carbon puțin mai scurt: C 11 H 23 COOH lauric și C 13 H 27 COOH miristic. (precum stearic și palmitic sunt acizi saturați). Astfel de uleiuri pot fi păstrate în aer pentru o lungă perioadă de timp fără a-și schimba consistența și, prin urmare, sunt numite neuscare. În schimb, uleiul de in conține gliceridă nesaturată de acid linoleic (Fig. 3B). Când este aplicat într-un strat subțire la suprafață, un astfel de ulei se usucă sub acțiunea oxigenului atmosferic în timpul polimerizării legăturilor duble și se formează o peliculă elastică care este insolubilă în apă și solvenți organici. Pe baza uleiului de in, se face ulei natural de uscare.

Orez. 3. Gliceride ale acidului stearic și palmitic (A și B)- componente ale grăsimii animale. Glicerida acidului linoleic (B) este o componentă a uleiului de in.

Esterii acizilor minerali (alchil sulfați, alchil borați care conțin fragmente de alcooli inferiori C 1–8) sunt lichide uleioase, esterii alcoolilor superiori (începând cu C 9) sunt compuși solizi.

Proprietățile chimice ale esterilor.

Cel mai tipic pentru esterii acizilor carboxilici este scindarea hidrolitică (sub acțiunea apei) a legăturii esterice; într-un mediu neutru, se desfășoară lent și se accelerează vizibil în prezența acizilor sau bazelor, deoarece Ionii H+ și HO– catalizează acest proces (Fig. 4A), ionii de hidroxid acționând mai eficient. Hidroliza în prezența alcaline se numește saponificare. Dacă luăm o cantitate de alcali suficientă pentru a neutraliza tot acidul format, atunci are loc saponificarea completă a esterului. Un astfel de proces este realizat la scară industrială, iar glicerolul și acizii carboxilici superiori (С15–19) sunt obținuți sub formă de săruri de metale alcaline, care sunt săpunuri (Fig. 4B). Fragmentele de acizi nesaturați conținute în uleiurile vegetale, ca orice compuși nesaturați, pot fi hidrogenate, se adaugă hidrogen la legăturile duble și se formează compuși similari grăsimilor animale (Fig. 4B). În acest fel, în industrie se obțin grăsimi solide pe bază de ulei de floarea soarelui, soia sau porumb. Margarina este făcută din produse de hidrogenare a uleiurilor vegetale amestecate cu grăsimi animale naturale și diverși aditivi alimentari.

Principala metodă de sinteză este interacțiunea dintre un acid carboxilic și un alcool, catalizată de un acid și însoțită de eliberarea de apă. Această reacție este opusă celei prezentate în fig. 3A. Pentru ca procesul să meargă în direcția corectă (sinteza esterului), apa este distilată (distilată) din amestecul de reacție. Studii speciale folosind atomi marcați au permis să se stabilească că, în timpul sintezei, atomul de O, care face parte din apa rezultată, este desprins de acid (marcat cu un cadru punctat roșu), și nu de alcool (o variantă nerealizată este evidențiat cu un cadru punctat albastru).

Esterii acizilor anorganici, de exemplu, nitroglicerina, se obțin conform aceleiași scheme (Fig. 5B). În loc de acizi, pot fi utilizate cloruri acide, metoda este aplicabilă atât acizilor carboxilici (Fig. 5C) cât și anorganici (Fig. 5D).

Interacțiunea sărurilor acizilor carboxilici cu haloalchil RCl duce și la esteri (Fig. 5d), reacția este convenabilă deoarece este ireversibilă - sarea anorganică eliberată este imediat îndepărtată din mediul de reacție organic sub formă de precipitat.

Utilizarea esterilor.

Formiatul de etil HCOOS 2 H 5 și acetatul de etil H 3 COOS 2 H 5 sunt utilizați ca solvenți pentru lacuri celulozice (pe bază de nitroceluloză și acetat de celuloză).

Esterii pe bază de alcooli inferiori și acizi (Tabelul 1) sunt utilizați în industria alimentară pentru a crea esențe de fructe, iar esterii pe bază de alcooli aromatici sunt utilizați în industria parfumurilor.

Lubrifianții, compozițiile de impregnare pentru hârtie (hârtie cerată) și piele sunt fabricate din ceară, fac parte și din cremele cosmetice și unguentele medicinale.

Grăsimile, împreună cu carbohidrații și proteinele, alcătuiesc un set de produse alimentare necesare nutriției, fac parte din toate celulele vegetale și animale, în plus, acumulându-se în organism, joacă rolul unei rezerve de energie. Datorită conductibilității termice scăzute, stratul de grăsime protejează bine animalele (în special cele marine - balene sau morse) de hipotermie.

Grăsimile animale și vegetale sunt materii prime pentru producerea de acizi carboxilici superiori, detergentiși glicerina (Fig. 4), utilizată în industria cosmetică și ca componentă a diverșilor lubrifianți.

Nitroglicerina (Fig. 4) este un medicament binecunoscut și exploziv, baza dinamitei.

Pe baza de uleiuri vegetale se fac uleiuri sicante (Fig. 3), care formează baza vopselelor în ulei.

Esterii acidului sulfuric (Fig. 2) sunt utilizați în sinteza organică ca agenți de alchilare (introducând o grupare alchil în compus), iar esterii acidului fosforic (Fig. 5) sunt utilizați ca insecticide, precum și aditivi la uleiurile lubrifiante.

Mihail Levitsky

Esteri- derivați funcționali ai acizilor carboxilici,
în moleculele cărora gruparea hidroxil (-OH) este înlocuită cu un reziduu de alcool (-OR)

Esteri ai acizilor carboxilici – compuși cu formula generală

R-COOR",unde R și R" sunt radicali hidrocarburi.

Esteri ai acizilor carboxilici monobazici saturați au formula generala:

Proprietăți fizice:

Lichide volatile, incolore

Puțin solubil în apă

Mai des cu un miros plăcut

Mai ușor decât apa

Esterii se găsesc în flori, fructe, fructe de pădure. Ei determină mirosul lor specific.
Ele sunt parte integrantă a uleiurilor esențiale (se cunosc aproximativ 3000 ef.m. - portocală, lavandă, trandafir etc.)

Esterii acizilor carboxilici inferiori și ai alcoolilor monohidroxilici inferiori au un miros plăcut de flori, fructe de pădure și fructe. Esterii acizilor monobazici superiori și alcoolilor monohidroxilici superiori stau la baza cerurilor naturale. De exemplu, ceara de albine conține un ester de acid palmitic și alcool miricilic (palmitat de miricil):

CH 3 (CH 2) 14 –CO–O–(CH 2) 29 CH 3

Numele scurte de esteri sunt construite pe numele radicalului (R ") din reziduul de alcool și numele grupului RCOO - în restul acid. De exemplu, esterul etilic al acidului acetic CH3COOC2H5 numit acetat etilic.

Aplicație

· Ca arome și intensificatori de mirosuri în industria alimentară și parfumerie (fabricarea săpunului, parfumurilor, cremelor);

· În producția de materiale plastice, cauciuc ca plastifianți.

plastifianti - substanțe care sunt introduse în compoziția materialelor polimerice pentru a conferi (sau crește) elasticitate și (sau) plasticitate în timpul prelucrării și exploatării.

Aplicație în medicină

La sfârșitul secolului al XIX-lea - 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.

Obținerea esterilor

Esterii pot fi obținuți prin reacția acizilor carboxilici cu alcooli ( reacție de esterificare). Catalizatorii sunt acizi minerali.

Videoclip „Obținerea eterului etilic acetic”

Videoclip „Obținerea eterului etilic de bor”

Reacția de esterificare sub cataliză acidă este reversibilă. Procesul invers - scindarea unui ester prin acțiunea apei pentru a forma un acid carboxilic și un alcool - se numește hidroliza esterului.

RCOOR" + H2O (H+)↔ RCOOH + R"OH

Hidroliza în prezența alcaline are loc ireversibil (deoarece anionul carboxilat RCOO încărcat negativ rezultat nu reacționează cu reactivul nucleofil - alcoolul).

Această reacție se numește saponificarea esterilor(prin analogie cu hidroliza alcalină a legăturilor esterice din grăsimi în producerea săpunului).

Acum să vorbim despre cele complexe. Esterii sunt larg răspândiți în natură. A spune că esterii joacă un rol important în viața umană înseamnă a nu spune nimic. Le întâlnim când simțim mirosul unei floare, care își datorează parfumul celor mai simpli esteri. Uleiul de floarea soarelui sau de măsline este, de asemenea, un ester, dar deja cu greutate moleculară mare - la fel ca grăsimile animale. Spalam, spalam si spalam cu mijloacele pe care le primim reactie chimica prelucrarea grăsimilor, adică a esterilor. De asemenea, sunt folosite în diverse domenii de producție: sunt folosite pentru a face medicamente, vopsele și lacuri, parfumuri, lubrifianți, polimeri, fibre sintetice și multe, multe altele.

Esterii sunt compuși organici pe bază de acizi organici carboxilici sau anorganici care conțin oxigen. Structura unei substanțe poate fi reprezentată ca o moleculă acidă în care atomul de H din hidroxil-OH este înlocuit cu un radical de hidrocarbură.

Esterii se obțin prin reacția unui acid și a unui alcool (reacție de esterificare).

Clasificare

- Esteri de fructe - lichide cu miros fructat, molecula nu conține mai mult de opt atomi de carbon. Obținut din alcooli monohidroxilici și acizi carboxilici. Esterii cu miros floral se obțin folosind alcooli aromatici.
- Ceruri - substante solide, contin de la 15 la 45 de atomi de carbon intr-o molecula.
- Grasimi - contin 9-19 atomi de carbon intr-o molecula. Se obține din glicerol a (alcool trihidroxilic) și acizi carboxilici superiori. Grăsimile pot fi lichide (grăsimi vegetale, numite uleiuri) și solide (grăsimi animale).
- Esterii acizilor minerali conform acestora proprietăți fizice pot fi, de asemenea, atât lichide uleioase (până la 8 atomi de carbon) cât și solide (de la nouă atomi de carbon).

Proprietăți

În condiții normale, esterii pot fi lichizi, incolori, cu miros fructat sau floral, sau solidi, plastici; de obicei inodor. Cu cât lanțul de hidrocarburi este mai lung, cu atât substanța este mai dură. Aproape insolubil în apă. Se dizolvă bine în solvenți organici. Inflamabil.

Ele reacţionează cu amoniacul formând amide; cu hidrogen (aceasta reacție transformă uleiurile vegetale lichide în margarine solide).

Ca rezultat al reacției de hidroliză, se descompun în alcool și acid. Hidroliza grăsimilor într-un mediu alcalin duce la formarea nu a acidului, ci a sării sale - săpun.

Esterii acizilor organici au toxicitate scăzută, au un efect narcotic asupra oamenilor și aparțin în principal clasei de pericol a 2-a și a 3-a. Unii reactivi în producție necesită utilizarea unei protecții speciale pentru ochi și căile respiratorii. Cu cât este mai lungă molecula de ester, cu atât este mai toxică. Esterii acizilor fosforici anorganici sunt otrăvitori.

Substanțele pot pătrunde în organism prin sistemul respirator și prin piele. Simptomele intoxicației acute sunt agitația și tulburarea coordonării mișcărilor, urmate de deprimarea sistemului nervos central. Expunerea regulată poate duce la boli ale ficatului, rinichilor, sistemului cardiovascular și tulburări ale numărului de sânge.

Aplicație

în sinteza organică.
- Pentru producerea de insecticide, erbicide, lubrifianți, impregnări pentru piele și hârtie, detergenți, glicerină, nitroglicerină, uleiuri sicante, vopsele în ulei, fibre și rășini sintetice, polimeri, plexiglas, plastifianți, reactivi pentru prepararea minereurilor.
- Ca aditiv la uleiurile de motor.
- In sinteza parfumurilor de parfumerie, esentelor de fructe alimentare si parfumurilor cosmetice; medicamente, de exemplu, vitaminele A, E, B1, validol, unguente.
- Ca solvenți pentru vopsele, lacuri, rășini, grăsimi, uleiuri, celuloză, polimeri.

În sortimentul magazinului PrimeChemicalsGroup, puteți cumpăra esteri populari, inclusiv acetat de butil și Tween-80.

Acetat de butil

Folosit ca solvent; în industria parfumurilor pentru fabricarea parfumurilor; pentru tăbăcirea pielii; în produse farmaceutice – în procesul de fabricare a unor medicamente.

Twin-80

Este, de asemenea, polisorbat-80, monooleat de polioxietilen sorbitan (pe bază de sorbitol de ulei de măsline). Emulgator, solvent, lubrifiant industrial, modificator de vâscozitate, stabilizator de ulei esențial, surfactant neionic, umectant. Inclus în solvenți și fluide de tăiere. Este folosit pentru producerea de produse cosmetice, alimentare, casnice, agricole, tehnice. Are proprietatea unică de a transforma un amestec de apă și ulei într-o emulsie.