Esterit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 11. tammikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 8 muokkausta .

Esterit tai esterit ( muista kreikkalaisista sanoista αἰθήρ - " eetteri ") ovat happihappojen (sekä karboksyyli- että epäorgaanisten happojen) johdannaisia , joilla on yleinen kaava R k E (= O) l (OH) m , jossa l ≠ 0 , joka ovat muodollisesti tuotteita hydroksyylien vetyatomien substituutiosta - happofunktion OH hiilivetyjäännökselle (alifaattinen, alkenyyli, aromaattinen tai heteroaromaattinen); katsotaan myös alkoholien asyylijohdannaisiksi . Nimikkeistössä IUPAC -estereitä ovat myös alkoholien kalkogenidianalogien asyylijohdannaiset ( tiolit , selenolit ja tellurolit) [1] .

Ne eroavat eettereistä (eettereistä), joissa kaksi hiilivetyradikaalia on yhdistetty happiatomilla (R 1 —O—R 2 ).

Karboksyylihappojen esterit

Karboksyylihappojen esterien tapauksessa erotetaan kaksi esteriluokkaa:

yleisen kaavan R1 -COO-R2 mukaiset karboksyylihappojen oikeat esterit , joissa R1 ja R2 ovat hiilivetyradikaaleja.
yleisen kaavan R1 - C(OR2 ) 3 mukaisten karboksyylihappojen ortoesterit , joissa R1 ja R2 ovat hiilivetyradikaaleja. Karboksyylihappojen ortoesterit ovat yleiskaavan R-C(OR') 2 -R' mukaisten ketaalien ja asetaalien funktionaalisia analogeja, jotka ovat alkoholien lisäyksen tuotteita ketonien tai aldehydien karbonyyliryhmään .

Hydroksihappojen syklisiä estereitä kutsutaan laktoneiksi ja ne erottuvat erillisestä yhdisteryhmästä.

Synteesi

Tärkeimmät menetelmät estereiden saamiseksi:

Eetteröinti - happojen ja alkoholien vuorovaikutus happokatalyysin olosuhteissa , esimerkiksi etyyliasetaatin saaminen etikkahaposta ja etyylialkoholista :

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

Esteröintireaktion erikoistapaus on esterien transesteröintireaktio alkoholien, karboksyylihappojen tai muiden estereiden kanssa:

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

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

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

Esteröinnin ja transesteröinnin reaktiot ovat palautuvia, tasapainon siirtyminen kohti kohdetuotteiden muodostumista saadaan aikaan poistamalla jokin tuotteista reaktioseoksesta (useimmiten tislaamalla haihtuvampaa alkoholia, esteriä, happoa tai vettä; jälkimmäisessä tapauksessa, lähtöaineiden suhteellisen alhaisissa kiehumispisteissä, atseotrooppisten seosten koostumuksessa käytetään veden tislausta ).
anhydridien tai karboksyylihappohalogenidien vuorovaikutus alkoholien kanssa, esimerkiksi etyyliasetaatin saaminen etikkahappoanhydridistä ja etyylialkoholista :

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

happosuolojen reaktio alkyylihalogenidien kanssa

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

Karboksyylihappojen lisääminen alkeeneihin happokatalyysin olosuhteissa (mukaan lukien Lewis-hapot ):

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

Nitriilien alkoholisointi happojen läsnä ollessa:

{\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\rightarrow RCOOR^{1}+NH_{4}^{+))}

Karboksyylihappojen alkylointi aryylialkyylitriatseeneilla :

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

Ominaisuudet ja reaktiivisuus

Alempien karboksyylihappojen ja yksinkertaisten yksiarvoisten alkoholien esterit ovat haihtuvia, värittömiä nesteitä, joilla on ominainen, usein hedelmäinen tuoksu. Korkeampien karboksyylihappojen esterit ovat värittömiä kiinteitä aineita, joiden sulamispiste riippuu sekä asyyli- ja alkoholitähteiden hiiliketjujen pituuksista että niiden rakenteesta.

Esterien IR-spektreissä on karboksyyliryhmälle tunnusomaisia vyöhykkeitä — C=O-sidosten venyvät värähtelyt kohdissa 1750–1700 cm – 1 ja C–O pisteissä 1275–1050 cm – 1 .

Esterien karbonyyliryhmän hiiliatomi on elektrofiilinen, minkä seurauksena niille on tunnusomaista alkoholitähteen substituutioreaktiot asyyli-happisidoksen katkeamisen kanssa:

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

Tällaisia reaktioita happinukleofiilien (vesi ja alkoholit) kanssa katalysoivat usein hapot karbonyylihappiatomin protonoitumisen vuoksi erittäin elektrofiilisen karbokationin muodostamiseksi:

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

joka reagoi edelleen veden ( hydrolyysi ) tai alkoholin (transesteröinti) kanssa. Esterien hydrolyysi happokatalyysin olosuhteissa on palautuvaa, kun taas hydrolyysi alkalisessa väliaineessa on irreversiibeliä johtuen karboksylaatti-ionien RCOO − muodostumisesta , joilla ei ole elektrofiilisiä ominaisuuksia.

Alemmat esterit reagoivat ammoniakin kanssa muodostaen amideja jo huoneenlämpötilassa: esimerkiksi etyyliklooriasetaatti reagoi ammoniakin vesiliuoksen kanssa muodostaen klooriasetamidia jo 0 °C:ssa [2] , korkeampien esterien tapauksessa ammonolyysi tapahtuu korkeammissa lämpötiloissa.

Sovellus

Estereitä käytetään laajalti liuottimina , pehmittiminä , makuaineina .

Muurahaishapon esterit :

HCOOCH 3 - metyyliformiaatti , t kp = 32 °C; liuotin rasvoille , kivennäis- ja kasviöljyille, selluloosalle, rasvahapoille; asylointiaine; käytetään joidenkin uretaanien valmistuksessa , formamidi .
HCOOC 2 H 5 - etyyliformiaatti , kp = 53 °C; selluloosanitraatti- ja asetaattiliuotin; asylointiaine; saippuan tuoksu , sitä lisätään joihinkin rommilajikkeisiin antamaan sille tyypillinen aromi; käytetään B1-, A- ja E - vitamiinien valmistuksessa.
HCOOCH 2 CH (CH 3 ) 2 - isobutyyliformiaatti muistuttaa jossain määrin vadelman tuoksua .
HCOOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamyyliformiaatti ( isopentyyliformiaatti ), liuotin hartseille ja nitroselluloosalle.
HCOOCH2C6H5 - bentsyyliformiaatti , t kp = 202 ° C ; _ on jasmiinin tuoksu ; käytetään lakkojen ja väriaineiden liuottimena.
HCOOCH 2 CH 2 C 6 H 5 - 2 - fenyylietyyliformiaatilla on krysanteemien tuoksu .

Etikkahapon esterit :

CH3COOCH3 - metyyliasetaatti , t kp = 58 ° C; liukenemisvoimaltaan se on samanlainen kuin asetoni ja sitä käytetään joissain tapauksissa sen korvikkeena, mutta se on myrkyllisempi kuin asetoni.
CH3COOC2H5 - etyyliasetaatti , kp = 78 ° C ; _ _ kuten asetoni liuottaa useimmat polymeerit. Asetoniin verrattuna sen etuna on korkeampi kiehumispiste (pienempi haihtuvuus).
CH3COOC3H7 - n - propyyliasetaatti , t kp = 102 ° C ; se on liuotusvoimaltaan samanlainen kuin etyyliasetaatti.
CH3COOCH (CH3 ) 2 - isopropyyliasetaatti , kp = 88 °C ; liuotinominaisuuksien suhteen se on etyyli- ja propyyliasetaatin välissä.
CH3COOC5H11 - n- amyyliasetaatti ( n - pentyyliasetaatti ) , kp = 148 ° C ; Tuoksultaan päärynää muistuttava, sitä käytetään lakkojen ohenteena, koska se haihtuu hitaammin kuin etyyliasetaatti.
CH 3 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamyyliasetaatti (isopentyyliasetaatti) , käytetään päärynä- ja banaaniesanssien komponenttina .
CH 3 COOC 8 H 17 - n - oktyyliasetaatissa on appelsiinin tuoksu.

Voihapon esterit :

C3H7COOCH3 - metyylibutyraatti , t kp = 102,5 ° C ; _ tuoksuu ranetilta.
C3H7COOC2H5 - etyylibutyraatti , kp = 121,5 ° C ; _ _ _ _ sillä on ominainen ananaksen tuoksu.
C3H7COOC4H9 - butyylibutyraatti , kp = 166,4 ° C ; _ _ _ _
C 3 H 7 COOC 5 H 11 - n- amyylibutyraatti ( n- pentyylibutyraatti ) ja C 3 H 7 COOCH 2 CH 2 CH ( CH 3 ) 2 - isoamyylibutyraatti ( isopentyylibutyraatti ) ovat päärynän tuoksuisia ja toimivat myös liuottimina kynsilakkaissa.

Isovaleriinihappoesterit : _

(CH 3 ) 2 CHCH 2 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylitsovaleraatti ( isopentylitsovaleraatti ) on omenan tuoksuinen.

Lääketieteelliset sovellukset

1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa, kun orgaaninen synteesi otti ensimmäiset askeleensa, farmakologit syntetisoivat ja testasivat monia estereitä. Niistä tuli perusta sellaisille lääkkeille kuin saloli , validoli jne. Paikallisena ärsyttävänä ja kipulääkkeenä metyylisalisylaattia käytettiin laajalti , joka on nyt käytännössä korvattu tehokkaammilla lääkkeillä.

Epäorgaanisten happojen esterit

Epäorgaanisten (mineraali)happojen estereissä hiilivetyradikaali (esimerkiksi alkyyli ) korvaa epäorgaanisen oksohapon yhden tai useamman vetyatomin, joten epäorgaanisten happojen esterit voivat olla sekä keski- että happamia.

Esterit ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin happojen suolat. Joten fosfori- , typpi- , rikki- ja muiden happojen esterit ovat orgaanisia fosfaatteja , nitraatteja , sulfaatteja ja muita vastaavasti.

Seuraavat ovat esimerkkejä epäorgaanisista happoestereistä:

Acid		Esterit
Nimi	Kaava	Nimi	Yleinen kaava		Esimerkkejä
Nimi	Kaava	Nimi	Molekyyli	Rakenteellinen	Esimerkkejä
Fosforihappo	H3PO4 _ _ _	Fosforiesterit (fosfaatit)	(RO) n P(=O)(OH) 3-n jossa n = 1-3	(tapaus n = 3 )	(CH3O )P(O)(OH) 2 - metyylifosfaatti (CH3O ) 2P (O)OH - dimetyylifosfaatti (CH30 ) 3PO - trimetyylifosfaatti
Typpihappo	HNO3_ _	Nitraattiesterit (nitraatit)	(RO)N(=O)O		C 2 H 5 ONO 2 - etyylinitraatti CHONO 2 (CH 2 ONO 2 ) 2 - nitroglyseriini
Typpihappo	HNO 2	Nitriittiesterit (nitriitit)	(RO)N(=O)		C 2 H 5 ONO - etyylinitriitti C 3 H 7 ONO - propyylinitriitti
Rikkihappo	H2SO4 _ _ _	Sulfaattiesterit (sulfaatit)	( R1O)S( = O) 2 ( OR2 )		C 2 H 5 OSO 2OH - etyylisulfaatti ( C 2H 5O ) 2SO 2 - dietyylisulfaatti _
rikkihappoa	H2SO3 _ _ _	Sulfiittiesterit (sulfiitit)	( R1O)S( = O)( OR2 )
Hiilihappo	H2CO3 _ _ _	Hiilieetterit (karbonaatit) [en]	(R10 )C( = O)( OR2 )		(CH30 ) 2CO - dimetyylikarbonaatti ( C6H5O ) 2CO - difenyylikarbonaatti _
Boorihappo	H3BO3 _ _ _	Booriesterit (boraatit)	(RO ) 3B		(CH30 ) 3B - trimetyyliboraatti ( C6H50 ) 3B - trifenyyliboraatti _

Taulukossa estereiden yleisissä molekyylikaavoissa symboli = O tarkoittaa oksoryhmää.

Kirjallisuus

Mendeleev D. I. , Monastyrsky D. N. Monimutkaiset eetterit // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : 86 osassa (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.

Muistiinpanot

Orgaanisten yhdisteiden luokat
hiilivedyt	Alkaanit Alkeenit Arenat Alkynes dieenit Sykloalkaanit
Happipitoinen	Alkoholit Eetterit (esterit) Aldehydit Ketonit Keteny karboksyylihapot Esterit (esterit) ortoesterit Hiilihydraatit Rasvat Kinonit Fenolit Enols Hydroksihapot Oksohapot Peroksidit
Typpeä sisältävä	Amiinit Amiinioksidit amidit hydratsidit Hydrazones Osazones Nitroyhdisteet Nitrosoyhdisteet Imines oksiimit Nitronit Nitrolihapot Diatsoyhdisteet Diatsoniumsuolat Nitriilit Isonitriilit orgaaniset atsidit Isosyanaatit Aminohappoja Oravat Peptidit
Rikki	tiolit Sulfidit Sulfoksidit Sulfonit Tioesterit Suola Bunte Ksantaatit disulfidit Sulfonihapot Sulfiinihapot Tioaldehydit Tioketonit Tiokarboksyylihapot Orgaaniset tiosyanaatit Isotiosyanaatit
Fosforia sisältävä	Fosfiinit Fosfonihapot fosfiinihapot Fosfonihapot Nukleiinihappo Nukleotidit
haloorgaaninen	halogeenihiilivetyjä Organofluoriyhdisteet Perfluorihiilivedyt Orgaaniset klooriyhdisteet Bromiorgaaniset yhdisteet Orgaaniset jodiyhdisteet
organopiitä	Silaanit Silazanit Siltilaiset Siloksaanit Silikonit
Organoelementti	orgaaninen germanium organoboori Organotina Orgaaninen lyijy Orgaaninen alumiini Orgaaninen elohopea Muut organometalliset
Muut tärkeät luokat	Sykliset yhdisteet