Estery

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 11. ledna 2021; kontroly vyžadují 8 úprav .

Estery nebo estery (z jiného řeckého αἰθήρ - „ ether “) jsou deriváty kyslíkatých kyselin ( karboxylových i anorganických ), které mají obecný vzorec R k E (= O) l (OH) m , kde l ≠ 0 , který jsou formálně produkty substituce atomů vodíku v hydroxylech -OH kyselé funkce za uhlovodíkový zbytek (alifatický, alkenyl, aromatický nebo heteroaromatický); jsou také považovány za acylové deriváty alkoholů . V nomenklatuře Mezi estery IUPAC patří také acylové deriváty chalkogenidových analogů alkoholů ( thioly , selenoly a teluroly) [1] .

Liší se od etherů (etherů), ve kterých jsou dva uhlovodíkové radikály spojeny atomem kyslíku (R 1 —O—R 2 ).

Estery karboxylových kyselin

V případě esterů karboxylových kyselin se rozlišují dvě třídy esterů:

vhodné estery karboxylových kyselin obecného vzorce R1 - COO-R2 , kde R1 a R2 jsou uhlovodíkové radikály.
orthoestery karboxylových kyselin obecného vzorce R1 - C (OR2 ) 3 , kde R1 a R2 jsou uhlovodíkové radikály. Orthoestery karboxylových kyselin jsou funkčními analogy ketalů a acetalů obecného vzorce R—C(OR′) 2 — R″, produkty adiční vazby alkoholů na karbonylovou skupinu ketonů nebo aldehydů .

Cyklické estery hydroxykyselin se nazývají laktony a vystupují v samostatné skupině sloučenin.

Syntéza

Hlavní způsoby získávání esterů:

Etherifikace - interakce kyselin a alkoholů za podmínek kyselé katalýzy , například získání ethylacetátu z kyseliny octové a ethylalkoholu :

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

Speciálním případem esterifikační reakce je transesterifikační reakce esterů s alkoholy, karboxylovými kyselinami nebo jinými estery:

{\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 }}}

Reakce esterifikace a transesterifikace jsou reverzibilní, posunu rovnováhy směrem k tvorbě cílových produktů se dosáhne odstraněním jednoho z produktů z reakční směsi (nejčastěji destilací těkavějšího alkoholu, esteru, kyseliny nebo vody; v v druhém případě se při relativně nízkých bodech varu výchozích látek používá destilace vody při skládání azeotropních směsí ).
interakce anhydridů nebo halogenidů karboxylových kyselin s alkoholy, například získání ethylacetátu z acetanhydridu a ethylalkoholu :

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

reakce kyselých solí s alkylhalogenidy

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

Přidání karboxylových kyselin k alkenům za podmínek kyselé katalýzy (včetně Lewisových kyselin ):

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

Alkoholýza nitrilů v přítomnosti kyselin:

{\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}^{+))}

Alkylace karboxylových kyselin arylalkyltriazeny :

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

Vlastnosti a reaktivita

Estery nižších karboxylových kyselin a jednoduchých jednosytných alkoholů jsou těkavé, bezbarvé kapaliny s charakteristickým, často ovocným zápachem. Estery vyšších karboxylových kyselin jsou bezbarvé pevné látky, jejichž teplota tání závisí jak na délkách uhlíkových řetězců acylových a alkoholových zbytků, tak na jejich struktuře.

V IR spektrech esterů jsou charakteristické pásy karboxylové skupiny — natahovací vibrace vazeb C=O při 1750–1700 cm – 1 a C–O při 1275–1050 cm – 1 .

Atom uhlíku karbonylové skupiny esterů je elektrofilní, v důsledku toho se vyznačují substitučními reakcemi alkoholového zbytku se štěpením vazby acyl-kyslík:

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

Takové reakce s kyslíkovými nukleofily (voda a alkoholy) jsou často katalyzovány kyselinami v důsledku protonace karbonylového atomu kyslíku za vzniku vysoce elektrofilního karbokationtu:

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

který dále reaguje s vodou ( hydrolýza ) nebo alkoholem (transesterifikace). Hydrolýza esterů za podmínek kyselé katalýzy je reverzibilní, zatímco hydrolýza v alkalickém prostředí je nevratná v důsledku tvorby karboxylátových iontů RCOO − , které nevykazují elektrofilní vlastnosti.

Nižší estery reagují s amoniakem za vzniku amidů již při pokojové teplotě: např. ethylchloracetát reaguje s vodným amoniakem za vzniku chloracetamidu již při 0 °C [2] , v případě vyšších esterů dochází k amonolýze při vyšších teplotách.

Aplikace

Estery jsou široce používány jako rozpouštědla , změkčovadla , ochucovadla .

Estery kyseliny mravenčí :

HCOOCH3 - methylformiát , tbp = 32 °C; rozpouštědlo pro tuky , minerální a rostlinné oleje, celulózu, mastné kyseliny; acylační činidlo; používá se při výrobě některých uretanů , formamidu .
HCOOC2H5 - ethylformiát , tbp = 53 ° C ; dusičnan a acetát celulózy jako rozpouštědlo; acylační činidlo; vůně pro mýdlo, přidává se do některých odrůd rumu , aby získal charakteristické aroma; používá se při výrobě vitamínů B1, A, E.
HCOOCH 2 CH (CH 3 ) 2 - isobutylformiát poněkud připomíná vůni malin .
HCOOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylformiát ( isopentylformiát ), rozpouštědlo pro pryskyřice a nitrocelulózu.
HCOOCH2C6H5 - benzylformiát , tbp = 202 ° C ; _ _ má jasmínovou vůni ; používá se jako rozpouštědlo pro laky a barviva.
HCOOCH 2 CH 2 C 6 H 5 - 2-fenylethylformiát má vůni chryzantém .

Estery kyseliny octové :

CH3COOCH3 - methylacetát , tbp = 58 ° C ; pokud jde o rozpouštěcí schopnost, je podobný acetonu a v některých případech se používá jako jeho náhrada, ale je toxičtější než aceton.
CH3COOC2H5 - ethylacetát , teplota varu = 78 ° C ; _ jako aceton rozpouští většinu polymerů. Oproti acetonu je jeho výhodou vyšší bod varu (nižší těkavost).
CH3COOC3H7 - n - propylacetát , tbp = 102 ° C ; _ má podobnou rozpouštěcí schopnost jako ethylacetát.
CH3COOCH (CH3 ) 2 - isopropylacetát , tbp = 88 °C ; z hlediska vlastností rozpouštědla zaujímá mezilehlou polohu mezi ethyl a propylacetátem.
CH3COOC5Hn - n- amylacetát ( n - pentylacetát ) , teplota varu = 148 °C ; vůní připomíná hrušku a používá se jako ředidlo do laků, protože se odpařuje pomaleji než ethylacetát.
CH 3 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylacetát (isopentylacetát) , používaný jako složka hruškových a banánových esencí .
CH 3 COOC 8 H 17 - n- oktylacetát má vůni pomerančů.

Estery kyseliny máselné :

C3H7COOCH3 - methylbutyrát , tbp = 102,5 ° C ; _ _ voní jako ranet.
C3H7COOC2H5 - ethyl butyrát , tbp = 121,5 ° C ; _ _ _ má charakteristickou vůni ananasu.
C3H7COOC4H9 - butylbutyrát , tbp = 166,4 ° C ; _ _ _ _
C 3 H 7 COOC 5 H 11 - n- amylbutyrát ( n- pentylbutyrát ) a C 3 H 7 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamyl butyrát ( isopentyl butyrát ) mají vůni hrušek a slouží také jako rozpouštědla v lacích na nehty.

Estery kyseliny isovalerové :

(CH 3 ) 2 CHCH 2 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylizovalerát ( isopentylizovalerát ) má jablečnou vůni.

Lékařské aplikace

Na konci 19. a na počátku 20. století, kdy organická syntéza podnikala své první kroky, bylo syntetizováno a testováno farmakology mnoho esterů. Staly se základem takových léků, jako je salol , validol atd. Jako lokální dráždidlo a analgetikum byl široce používán methylsalicylát , který je dnes prakticky nahrazen účinnějšími léky.

Estery anorganických kyselin

V esterech anorganických (minerálních) kyselin nahrazuje uhlovodíkový radikál (například alkyl ) jeden nebo více atomů vodíku anorganické oxokyseliny, takže estery anorganických kyselin mohou být jak střední, tak kyselé.

Estery jsou strukturně podobné solím kyselin. Takže estery kyseliny fosforečné , dusičné , sírové a dalších jsou organické fosfáty , dusičnany , sírany a další.

Níže jsou uvedeny příklady esterů anorganických kyselin:

Kyselina		Estery
název	Vzorec	název	Obecný vzorec		Příklady
název	Vzorec	název	Molekulární	Strukturální	Příklady
Kyselina fosforečná	H3PO4 _ _ _	Fosforečné estery (fosfáty)	(RO) nP(=0)(OH) 3-n , kde n = 1-3	(případ n = 3 )	( CH30)P(0)(OH) 2 - methylfosfát (CH 3O) 2P (O) OH - dimethylfosfát ( CH30 ) 3PO - trimethylfosfát
Kyselina dusičná	HNO3 _	Dusičnanové estery (dusičnany)	(RO)N(=O)O		C 2 H 5 ONO 2 - ethyl nitrát CHONO 2 (CH 2 ONO 2 ) 2 - nitroglycerin
Kyselina dusitá	HNO 2	Dusitanové estery (dusitany)	(RO)N(=O)		C 2 H 5 ONO - ethyl nitrit C3H7ONO - propylnitrit _ _
Kyselina sírová	H2SO4 _ _ _	Sulfátové estery (sulfáty)	(R10 ) S ( = 0) 2 (OR2 )		C2H5OS02OH - ethylsulfát _ _ _ _ ( C2H50 ) 2S02 - diethylsulfát _ _ _ _
kyselina siřičitá	H2SO3 _ _ _	Sulfitové estery (sulfity)	(R10 )S( = O)( OR2 )
Kyselina uhličitá	H2CO3 _ _ _	Ethery uhlíku (karbonáty) [cs]	(R10 )C( = O)( OR2 )		( CH30 ) 2CO - dimethylkarbonát ( C6H50 ) 2CO - difenylkarbonát _
Kyselina boritá	H3BO3 _ _ _	Borité estery (boritany)	(RO ) 3B		( CH30) 3B - trimethylborát ( C6H50 ) 3B - trifenylborát _

V tabulce v obecných molekulových vzorcích esterů symbol = O označuje oxoskupinu.

Literatura

Mendělejev D. I. , Monastyrsky D. N. Komplexní ethery // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Poznámky

Třídy organických sloučenin
uhlovodíky	Alkany alkeny Arenas alkyny dieny Cykloalkany
Obsahující kyslík	Alkoholy ethery (estery) Aldehydy Ketony Keteny karboxylové kyseliny Estery (estery) ortoestery Sacharidy Tuky Chinony Fenoly Enols Hydroxykyseliny Oxokyseliny Peroxidy
Obsahující dusík	Aminy Aminoxidy Amidy hydrazidy Hydrazony Osazones Nitrosloučeniny Nitroso sloučeniny iminy oximy Nitrony Nitrolové kyseliny Diazo sloučeniny Diazoniové soli Nitrily izotrily organické azidy izokyanáty Aminokyseliny Veverky Peptidy
Síra	Thioly Sulfidy Sulfoxidy Sulfony Thioestery Salt Bunte xantáty disulfidy Sulfonové kyseliny Sulfinové kyseliny Thioaldehydy Thioketony Thiokarboxylové kyseliny Organické thiokyanáty Isothiokyanáty
S obsahem fosforu	Fosfiny Fosfonové kyseliny fosfinové kyseliny Fosfonové kyseliny Nukleová kyselina Nukleotidy
halogenorganické	halogenované uhlovodíky Organofluorové sloučeniny Perfluorované uhlovodíky Organické sloučeniny chloru Bromoorganické sloučeniny Organické sloučeniny jodu
organokřemičitý	Silany silazané Siltians Siloxany Silikony
Organoelement	germaniumorganické organoboron Organocín Organické olovo Hliník organický Organická rtuť Ostatní organokovové
Další důležité třídy	Cyklické sloučeniny