Estri füüsikalised ja keemilised omadused. Estrid: keemilised omadused ja rakendused

Estrid on termiliselt ebastabiilsed: kuumutamisel kuni 200 – 250 o C nad lagunema palju stabiilsem karboksüülhapped ja alkeenid, Näiteks:

Kui estri alkoholiosa esimesel süsinikuaatomil on haru, saadakse kaks erinevat alkeeni ja igaüks neist võib olla kaks cis- Ja transs- isomeerid:

Estreid saab hüdrolüüsida happelises, neutraalses ja aluselises keskkonnas. Reaktsioon on pöörduv ja selle kiirus sõltub lisatud tugeva happe kontsentratsioonist. Kineetilised kõverad, st aja-kontsentratsiooni koordinaatide kõverad, tähistavad estri kahanevat eksponentsiaali ja samu kasvavaid eksponentsiaale alkoholi ja karboksüülhappe jaoks. Allpool on graafik hüdrolüüsireaktsiooni üldkuju kohta:

Kui hapet ei lisata, täheldatakse autokatalüütilist protsessi: hüdrolüüs toimub alguses väga aeglaselt, kuid moodustub karboksüülhape - katalüsaator ja protsess kiireneb ning mõne aja pärast selle kiirus jälle langeb ja estri kontsentratsioon jõuab tasakaal. See tasakaalukontsentratsioon, kui muud asjaolud on võrdsed, ei erine tasakaalukontsentratsioonist, mis saadakse tugevate hapetega katalüüsil. Kuid aeg poolkonversiooni saavutamiseks (t 1/2 ) oluliselt rohkem:

Leeliste mõjul "hüdrolüüsitakse" ka estreid, kuid siin pole leelis katalüsaator, vaid reaktiiv:

Estrid läbivad ümberesterdamisreaktsiooni nii alkoholide kui ka hapetega:

Tasakaalu nihutamiseks sihtestri moodustumise suunas võetakse alkoholi, lähtereaktiivi, suures liias. Happega ümberesterdamisel kasutatakse seda suures liias.

Estrid reageerivad ammoniaagi ja amiinidega. Tasakaal nendes reaktsioonides on väga tugevalt nihkunud happeamiidide ja alküülamiidide tekke suunas: ammoniaagi või amiini liig pole vajalik (!!!)

Happelises keskkonnas võivad estrid oksüdeerida tugevate oksüdeerivate ainetega. Ilmselt toimub kõigepealt hüdrolüüs ja tegelikult oksüdeerub ainult saadud alkohol. Näiteks:

Mõnes alkoholis võib metalli naatriumi abil estreid redutseerida alkoholideks. Reaktsiooni pakkusid välja 1903. aastal ja 1906. aastal uurisid seda üksikasjalikult Prantsuse keemikud Bouveau ja Blanc ning see kannab nende nime. Näiteks:

Kahes etapis saab estreid taandada alkoholideks, kasutades kompleksseid metallhüdriide. Esimeses etapis saadakse naatriumtetrahüdriidboraadi kasutamisel boorhappe ester ja naatriumalkoksiid, teises hüdrolüüsitakse need alkoholideks:

Liitiumtetrahüdriidaluminaadi kasutamisel saadakse esimeses etapis alumiinium- ja liitiumalkoholaadid ning teises hüdrolüüsitakse need ka alkoholideks:

Teema või teemajao pealkiri	Lehekülg nr.
Estrid. Definitsioon.
Estrite klassifikatsioon
Estrite nomenklatuur
Estrite isomeeria
Interfunktsionaalsed estri isomeerid
Estrite elektrooniline ja ruumiline struktuur metüülatsetaadi näitel
Estrite valmistamise meetodid
Estrite valmistamine karboksüülhapete reageerimisel alkeenidega.
Estrite valmistamine karboksüülhapete reageerimisel alküünidega.
Estrite valmistamine alküünide, süsinikmonooksiidi ja alkoholide koosmõjul.
Estrite tootmine karboksüülhapete ja alkoholide koosmõjul on esterdamisreaktsioon.
Estrite valmistamine karboksüülhapete ja alkoholide kloori (halogeen) anhüdriidide interaktsiooni teel.
Estrite valmistamine happehalogeniidide reageerimisel alkoholaatidega.
Estrite valmistamine karboksüülhappe anhüdriidide ja alkoholide koosmõjul.
Estrite valmistamine karboksüülhappe anhüdriidide reageerimisel alkoholaatidega
Estrite valmistamine karboksüülhapete anhüdriidide ja happehalogeniidide reageerimisel fenoolidega.
Estrite valmistamine karboksüülhapete anhüdriidide ja happehalogeniidide reageerimisel fenolaadidega (naftolaatidega).
Estrite valmistamine karboksüülhapete soolade ja alküülhalogeniidide interaktsiooni teel
Estrite valmistamine teistest estritest happe ümberesterdamise reaktsioonide abil
Estrite valmistamine teistest estritest ümberesterdamise reaktsioonide teel alkoholiga.
Estrite valmistamine eetritest nende reageerimisel süsinikmonooksiidiga
Estrite füüsikalised omadused, rakendused ning meditsiiniline ja bioloogiline tähtsus
Estrite füüsikalised omadused
Estrite seos valgusega
Estrite füüsikaline olek
Estrite sulamis- ja keemistemperatuuride sõltuvus neis sisalduvate süsinikuaatomite arvust ja struktuurist. Tabel nr 1
Estrite keemistemperatuuride sõltuvus nende alkoholiosa radikaali struktuurist. Tabel nr 2
Estrite lahustuvus ja lahustusvõime
Estrite lahustuvus vees, etanoolis ja dietüüleetris temperatuuril 20 o C. Tabel nr 3
Estrite lahustusvõime lakkide ja värvide ning anorgaaniliste soolade suhtes
Estrite lõhn.
Estrite lõhn, nende kasutamine, looduses esinemine ja mürgised omadused. Tabel nr 4
Estrite meditsiiniline ja bioloogiline tähtsus
Estrite valemid – meditsiinilised ja bioloogiliselt aktiivsed ravimid
Estrite keemilised omadused
Estrite termiline lagunemine karboksüülhapeteks ja alkeenideks
Estrite hüdrolüüs happelises keskkonnas. Kineetilised kõverad.
Estrite hüdrolüüs vees. Autokatalüüsi kineetilised kõverad.
Estrite reaktsioon leelistega. Kineetilised kõverad.
Estrite ümberesterdamise reaktsioon alkoholide ja hapetega.
Estrite reaktsioon ammoniaagi ja amiinidega tekitab happeamiide.
Estrite oksüdatsioonireaktsioon tugevate oksüdeerivate ainetega happelises keskkonnas.
Estrite redutseerimisreaktsioon alkoholideks Bouveau ja Blanci järgi
Estrite redutseerimisreaktsioon alkoholideks, kasutades kompleksseid metallhüdriide
Sisu

Karboksüül- või anorgaaniliste hapete derivaate, milles hüdroksüülrühma vesinikuaatom on asendatud radikaaliga, nimetatakse estriteks. Tavaliselt tähistatakse estrite üldvalemit kahe süsivesiniku radikaalina, mis on seotud karboksüülrühmaga - C n H 2n+1 -COO-C n H 2n+1 või R-COOR’.

Nomenklatuur

Estrite nimed koosnevad radikaali ja happe nimedest, mille järelliide on “-at”. Näiteks:

• CH3COOH- metüülformiaat;
• HOOCH 3- etüülformiaat;
• CH 3 COOC 4 H 9- butüülatsetaat;
• CH3-CH2-COO-C4H 9- butüülpropionaat;
• CH3-SO4-CH3- dimetüülsulfaat.

Ühendis sisalduva happe jaoks kasutatakse ka triviaalseid nimetusi:

• C 3 H 7 SOOS 5 H 11- võihappe amüülester;
• HOOCH 3- sipelghappe metüülester;
• CH3-COO-CH2-CH(CH3)2- äädikhappe isobutüülester.

Riis. 1. Estrite struktuurivalemid koos nimetustega.

Klassifikatsioon

Sõltuvalt päritolust jagunevad estrid kahte rühma:

• karboksüülhappe estrid- sisaldavad süsivesinikradikaale;
• anorgaaniliste hapete estrid- kaasata ülejäänud mineraalsoolad (C 2 H 5 OSO 2 OH, (CH 3 O)P(O)(OH) 2, C 2 H 5 ONO).

Kõige mitmekesisemad on karboksüülhapete estrid. Nende füüsikalised omadused sõltuvad nende struktuuri keerukusest. Madalamate karboksüülhapete estrid on meeldiva aroomiga lenduvad vedelikud, kõrgemate karboksüülhapete estrid aga tahked ained. Need on halvasti lahustuvad ühendid, mis hõljuvad veepinnal.

Karboksüülhappe estrite tüübid on toodud tabelis.

Vaade	Kirjeldus	Näited
Puuviljased estrid	Vedelikud, mille molekulid ei sisalda rohkem kui kaheksa süsinikuaatomit. Neil on puuviljane aroom. Koosneb ühehüdroksüülsetest alkoholidest ja karboksüülhapetest	CH3-COO-CH2-CH2-CH(CH3)2- äädikhappe isoamüülester (pirni lõhn); C3H7-COO-C2H5- võihappe etüülester (ananassi lõhn); CH3-COO-CH2-CH-(CH3)2- äädikhappe isobutüülester (banaani lõhn).
	Vedelikud (õlid) ja tahked ained, mis sisaldavad üheksa kuni 19 süsinikuaatomit. Koosneb glütserooli ja karboksüül(rasv)happe jääkidest	Oliiviõli on glütseriini segu palmitiin-, steariin-, oleiin-, linoolhappe jääkidega
	15-45 süsinikuaatomiga tahked ained	CH3(CH2)14-CO-O-(CH2)29CH3- müritsüülpalmitaat

Riis. 2. Vaha.

Karboksüülhapete estrid on aromaatsete eeterlike õlide põhikomponent, mida leidub puuviljades, lilledes ja marjades. Sisaldub ka mesilasvaha koostises.

Riis. 3. Eeterlikud õlid.

Kviitung

Estreid valmistatakse mitmel viisil:

• karboksüülhapete esterdamisreaktsioon alkoholidega:

  CH 3COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O;

• karboksüülhappe anhüdriidide reaktsioon alkoholidega:

  (CH3CO)2O + 2C2H5OH → 2CH3COOC 2H5 + H2O;

• karboksüülhapete soolade reaktsioon halogeenitud süsivesinikega:

  CH3(CH2)10COONa + CH3CI → CH3(CH2)10COOCH3 + NaCl;

• karboksüülhapete lisamise reaktsioon alkeenidele:

  CH 3 COOH + CH 2 = CH 2 → CH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O.

Omadused

Estrite keemilised omadused tulenevad funktsionaalrühmast -COOH. Estrite peamised omadused on kirjeldatud tabelis.

Estreid kasutatakse kosmetoloogias, meditsiinis ja toiduainetööstuses maitseainete, lahustite ja täiteainetena.

Mida me õppisime?

10. klassi keemiatunni teemast saime teada, mis on estrid. Need on ühendid, mis sisaldavad kahte radikaali ja karboksüülrühma. Sõltuvalt päritolust võivad need sisaldada mineraal- või karboksüülhapete jääke. Karboksüülhapete estrid jagunevad kolme rühma: rasvad, vahad, puuviljaestrid. Need on madala tihedusega ja meeldiva aroomiga vees halvasti lahustuvad ained. Estrid reageerivad leeliste, vee, halogeenide, alkoholide ja ammoniaagiga.

Test teemal

Aruande hindamine

Keskmine hinnang: 4.6. Saadud hinnanguid kokku: 88.

Kui lähtehape on mitmealuseline, on võimalik moodustada kas täisestreid - 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: esmalt 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 vähem arvukas 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 aroomide laia valiku tõttu (tabel 1) eraldati algul taimedest ja sünteesiti hiljem kunstlikult.

Tabel 1. MÕNED ESTRID, millel on puuvilja- või lillearoom (algsete alkoholide fragmendid liitvalemis ja nimes on paksus kirjas esile tõstetud)
Estri valem	Nimi	Aroom
CH 3 COO C4H9	butüül atsetaat	pirn
C3H7COO CH 3	Metüül Võihappe ester	õun
C3H7COO C2H5	Etüül Võihappe ester	ananass
C 4 H 9 COO C2H5	Etüül	karmiinpunane
C 4 H 9 COO C5H11	Isoamil isovaleriinhappe ester	banaan
CH 3 COO CH2C6H5	Bensüül atsetaat	jasmiin
C6H5COO CH2C6H5	Bensüül bensoaat	lilleline

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, mis eraldati ja määrati koostisega, 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, mis toimub neutraalses keskkonnas aeglaselt ja hapete või aluste juuresolekul märgatavalt kiireneb, sest 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 kõvasid 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. Märgistatud aatomeid kasutavate eriuuringutega 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 nii karboksüülhapete (joonis 5C) kui ka anorgaaniliste hapete (joonis 5D) puhul.

Karboksüülhappe soolade interaktsioon RCl halogeniididega viib ka estrite tekkeni (joonis 5D) 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 nahka.

Rasvad koos süsivesikute ja valkudega moodustavad toitumiseks vajalike toiduainete komplekti, lisaks mängivad 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

Estreid võib pidada hapete derivaatideks, milles vesinikuaatom karboksüülrühmas on asendatud süsivesinikradikaaliga:

Nomenklatuur.

Estrid on nimetatud hapete ja alkoholide järgi, mille jäägid nende moodustumisel osalevad, näiteks H-CO-O-CH3 - metüülformiaat või sipelghappe metüülester; - etüülatsetaat või äädikhappe etüülester.

Omandamise meetodid.

1. Alkoholide ja hapete koostoime (esterdamisreaktsioon):

2. Happekloriidide ja alkoholide (või leelismetallide alkoholaatide) koostoime:

Füüsikalised omadused.

Madalamate hapete ja alkoholide estrid on veest kergemad, meeldiva lõhnaga vedelikud. Vees lahustuvad ainult väikseima süsinikuaatomite arvuga estrid. Estrid lahustuvad hästi alkoholis ja destüüleetris.

Keemilised omadused.

1. Estrite hüdrolüüs on selle ainerühma kõige olulisem reaktsioon. Hüdrolüüs vee mõjul on pöörduv reaktsioon. Tasakaalu nihutamiseks paremale kasutatakse leeliseid:

2. Estrite redutseerimine vesinikuga viib kahe alkoholi moodustumiseni:

3. Ammoniaagi mõjul muutuvad estrid happeamiidideks:

Rasvad. Rasvad on estrite segud, mis moodustuvad kolmehüdroksüülsest alkoholist glütseroolist ja kõrgematest rasvhapetest. Rasvade üldvalem:

kus R on kõrgemate rasvhapete radikaalid.

Kõige sagedamini sisaldab rasvade koostis küllastunud palmitiin- ja steariinhapet ning küllastumata oleiin- ja linoolhapet.

Rasvade saamine.

Praegu on praktilise tähtsusega ainult rasvade saamine looduslikest loomse või taimse päritoluga allikatest.

Füüsikalised omadused.

Küllastunud hapetest moodustunud rasvad on tahked ja küllastumata rasvad vedelad. Kõik on vees väga halvasti lahustuvad, dietüüleetris hästi lahustuvad.

Keemilised omadused.

1. Rasvade hüdrolüüs ehk seebistamine toimub vee (pöörduv) või leeliste (pöördumatu) mõjul:

Leeliseline hüdrolüüs tekitab kõrgemate rasvhapete sooli, mida nimetatakse seepideks.

2. Rasvade hüdrogeenimine on vesiniku lisamine rasvu moodustavate küllastumata hapete jääkidele. Sel juhul muutuvad küllastumata hapete jäägid küllastunud hapete jääkideks ja rasvad muutuvad vedelast tahkeks.

Kõige olulisematest toitainetest – valgud, rasvad ja süsivesikud – on rasvadel suurim energiavaru.

Sissejuhatus -3-

1. Hoone -4-

2. Nomenklatuur ja isomeeria -6-

3. Füüsikalised omadused ja esinemine looduses -7-

4. Keemilised omadused -8-

5. Vastuvõtmine -9-

6. Rakendus -10-

6.1 Anorgaaniliste hapete estrite kasutamine -10-

6.2 Orgaaniliste hapete estrite kasutamine -12-

Järeldus -14-

Kasutatud teabeallikad -15-

Lisa -16-

Sissejuhatus

Funktsionaalsete hapete derivaatide hulgas on eriline koht estrid - hapete derivaadid, milles happeline vesinik on asendatud alküül- (või üldiselt süsivesiniku) radikaalidega.

Estrid jagunevad sõltuvalt sellest, millisest happest need on saadud (anorgaanilisest või karboksüülhappest).

Estrite hulgas on erilisel kohal looduslikud estrid - rasvad ja õlid, mis moodustuvad kolmehüdroksüülsest alkoholist glütseroolist ja kõrgematest rasvhapetest, mis sisaldavad paarisarvu süsinikuaatomeid. Rasvad on osa taimsetest ja loomsetest organismidest ning toimivad ühe elusorganismide energiaallikana, mis vabaneb rasvade oksüdatsiooni käigus.

Minu töö eesmärk on anda üksikasjalik sissejuhatus sellesse orgaaniliste ühendite, näiteks estrite klassi, ja selle klassi üksikute esindajate kasutusala sügavuti uurimine.

1. Struktuur

Karboksüülhappe estrite üldvalem:

kus R ja R" on süsivesinikradikaalid (sipelghappe estrites on R vesinikuaatom).

Rasvade üldvalem:

kus R", R", R"" on süsinikuradikaalid.

Rasvad on kas "lihtsad" või "segatud". Lihtrasvad sisaldavad samade hapete jääke (st R’ = R" = R""), segarasvad aga erinevaid.

Kõige levinumad rasvades leiduvad rasvhapped on:

Alkaanhapped

1. Võihape CH 3 - (CH 2) 2 - COOH

3. Palmitiinhape CH 3 - (CH 2) 14 - COOH

4. Steariinhape CH 3 - (CH 2) 16 - COOH

Alkeenhapped

5. Oleiinhape C17H33COOH

CH3-(CH2)7-CH === CH-(CH2)7-COOH

Alkadieenhapped

6. Linoolhape C17H31COOH

CH3-(CH2)4-CH = CH-CH2-CH = CH-COOH

Alkatrieenhapped

7. Linoleenhape C17H29COOH

CH 3 CH 2 CH = CHCH 2 CH == CHCH 2 CH = CH(CH 2) 4 COOH

2. Nomenklatuur ja isomeeria

Estrite nimetused on tuletatud süsivesinikradikaali nimest ja happe nimest, milles on sufiks kasutatud -ova-lõpu asemel. - juures , Näiteks:

Estritele on iseloomulikud järgmised isomeeria tüübid:

1. Süsinikuahela isomeeria algab happejäägi juurest butaanhappega, alkoholijäägi juurest propüülalkoholiga, näiteks etüülisobutüraat, propüülatsetaat ja isopropüülatsetaat on isomeerid.

2. Estrirühma -CO-O- positsiooni isomeeria. Seda tüüpi isomeeria saab alguse estritest, mille molekulid sisaldavad vähemalt 4 süsinikuaatomit, näiteks etüülatsetaat ja metüülpropionaat.

3. Klassidevaheline isomeeria, näiteks propaanhape on metüülatsetaadi suhtes isomeerne.

Küllastumata hapet või küllastumata alkoholi sisaldavate estrite puhul on võimalik veel kahte tüüpi isomeeria: mitmiksideme asukoha isomeeria ja cis-, trans-isomeeria.

3. Füüsikalised omadused ja esinemine looduses

Madalamate karboksüülhapete ja alkoholide estrid on lenduvad vees lahustumatud vedelikud. Paljudel neist on meeldiv lõhn. Näiteks butüülbutüraat lõhnab nagu ananass, isoamüülatsetaat lõhnab nagu pirn jne.

Kõrgemate rasvhapete ja alkoholide estrid on vahajad ained, lõhnatud ja vees lahustumatud.

Lillede, puuviljade ja marjade meeldiv aroom on suuresti tingitud teatud estrite olemasolust neis.

Rasvad on looduses laialt levinud. Koos süsivesinike ja valkudega on nad osa kõigist taime- ja loomorganismidest ning moodustavad meie toidu ühe peamise osa.

Vastavalt nende toatemperatuuril agregeerumisastmele jagatakse rasvad vedelateks ja tahketeks. Tahked rasvad moodustavad reeglina küllastunud happed, vedelad rasvad (mida sageli nimetatakse õlideks) aga küllastumata happed. Rasvad lahustuvad orgaanilistes lahustites ja ei lahustu vees.

4. Keemilised omadused

1. Hüdrolüüsi või seebistamise reaktsioon. Kuna esterdamisreaktsioon on pöörduv, toimub hapete juuresolekul pöördhüdrolüüsi reaktsioon:

Hüdrolüüsireaktsiooni katalüüsivad ka leelised; Sel juhul on hüdrolüüs pöördumatu, kuna saadud hape ja leelis moodustavad soola:

2. Lisamisreaktsioon. Küllastumata hapet või alkoholi sisaldavad estrid on võimelised liituma.

3. Taastumise reaktsioon. Estrite redutseerimine vesinikuga põhjustab kahe alkoholi moodustumist:

4. Amiidide moodustumise reaktsioon. Ammoniaagi mõjul muutuvad estrid happeamiidideks ja alkoholideks:

5. Kviitung

1. Esterdamisreaktsioon:

Alkoholid reageerivad mineraalsete ja orgaaniliste hapetega, moodustades estreid. Reaktsioon on pöörduv (pöördprotsess on estrite hüdrolüüs).

Ühehüdroksüülsete alkoholide reaktsioonivõime nendes reaktsioonides väheneb primaarsest tertsiaarseks.

2. Happeanhüdriidide interaktsioon alkoholidega:

3. Happehalogeniidide interaktsioon alkoholidega:

6. Taotlus

6.1 Anorgaaniliste hapete estrite kasutamine

Boorhappe estrid - trialküülboraadid- kergesti saadav alkoholi ja boorhappe kuumutamisel kontsentreeritud väävelhappe lisamisega. Bornometüüleeter (trimetüülboraat) keeb temperatuuril 65 ° C, booretüüleeter (trietüülboraat) keeb temperatuuril 119 ° C. Boorhappe estrid hüdrolüüsivad kergesti veega.

Reaktsioon boorhappega aitab määrata mitmehüdroksüülsete alkoholide konfiguratsiooni ja seda on korduvalt kasutatud suhkrute uurimisel.

Ortosiidi eetrid- vedelikud. Metüüleeter keeb temperatuuril 122°C, etüüleeter temperatuuril 156°C. Hüdrolüüs veega toimub kergesti ka külmas, kuid toimub järk-järgult ja veepuuduses põhjustab kõrgmolekulaarsete anhüdriidvormide moodustumist, milles räni aatomid on ühendatud omavahel hapniku kaudu (siloksaanrühmad):

Neid suure molekulmassiga aineid (polüalkoksüsiloksaane) kasutatakse sideainetena, mis taluvad üsna kõrgeid temperatuure, eelkõige metalli täppisvaluvormide pinna katmiseks.

Dialküüldiklorosilaanid reageerivad sarnaselt SiCl4-ga, näiteks ((CH3)2SiCl2, moodustades dialkoksüderivaate:

Nende hüdrolüüs veepuudusega annab nn polüalküülsiloksaanid:

Neil on erinev (kuid väga oluline) molekulmass ja need on viskoossed vedelikud, mida kasutatakse kuumakindlate määrdeainetena ning veelgi pikemate siloksaankarkassidega, kuumakindlate elektriisolatsioonivaikude ja kummidega.

Ortotaanhappe estrid. Nende saadakse sarnaselt ortosilikooneetritega reaktsioonil:

Need on vedelikud, mis hüdrolüüsuvad kergesti metüülalkoholiks ja TiO 2 -ks ning mida kasutatakse kangaste immutamiseks, et muuta need veekindlaks.

Lämmastikhappe estrid. Need saadakse alkoholide töötlemisel lämmastik- ja kontsentreeritud väävelhappe seguga. Metüülnitraati CH 3 ONO 2 (kp 60° C) ja etüülnitraati C 2 H 5 ONO 2 (kp 87° C) võib ettevaatlikult destilleerida, kuid kuumutamisel üle keemistemperatuuri või detoneerimisel on need väga tugevad õhku.

Lõhkeainetena kasutatakse etüleenglükooli ja glütseriinnitraate, mida valesti nimetatakse nitroglükooliks ja nitroglütseriiniks. Nitroglütseriin ise (raske vedelik) on ebamugav ja ohtlik käsitseda.

Pentriit – pentaerütritooli tetranitraat C(CH 2 ONO 2) 4, mis saadakse pentaerütritooli töötlemisel lämmastik- ja väävelhappe seguga, on samuti tugev lõhkeaine.

Glütseroolnitraadil ja pentaerütritoolnitraadil on veresooni laiendav toime ja neid kasutatakse stenokardia sümptomaatiliste ainetena.