WIADOMOŚCI WSTĘPNE. Wzór ogólny estru kwasu karboksylowego GRUPA ESTROWA. benzoesan metylu. mrówczan metylu. propionian etylu.

Transkrypt

1

2 Spis treści Wiadomości wstępne Występowanie Właściwości fizyczne estrów Nazewnictwo trzymywanie Właściwości chemiczne Estry nieorganiczne Tłuszcze właściwe (lipidy proste) Zastosowanie estrów

3 Estry to pochodne alkoholi lub fenoli, w których grupa alkilowa lub arylowa jest związana z resztą kwasu organicznego (estry kwasów karboksylowych) lub z resztą kwasu nieorganicznego (estry kwasów nieorganicznych) Wzór ogólny estru kwasu karboksylowego WIADMŚI WSTĘPNE GRUPA ESTRWA PRZYKŁAD mrówczan metylu propionian etylu azotan(v) metylu benzoesan metylu

4 ESTRY Estry kwasów karboksylowych kwasów karboksylowych estry kwasów nieorganicznych Estry niższych kwasów monokarboksylowych i alkoholi monohydroksylowych Tłuszcze właściwe estry glicerolu ( propano 1,2,3 triol ) i kwasów tłuszczowych Woski estry kwasów tłuszczowych i wyższych alkoholi monohydroksylowych

5 WYSTĘPWANIE Estry należą do jednych z najbardziej rozpowszechnionych związków naturalnych. Estry są podstawowymi składnikami zapachów kwiatów, owoców i ziół. koło 6000 różnych estrów znaleziono w tych produktach. Do estrów należą tłuszcze i woski. Tłuszcze ( estry glicerolu i kwasów organicznych o długich, nierozgałęzionych łańcuchach) stanowią najpowszechniejszą grupę estrów. Tłuszcze występują w organizmach zwierzęcych oraz niektórych roślinach. W organizmach zwierzęcych stanowią one materiał zapasowy. Tłuszcze roślinne znajdują się w owocach i nasionach takich roślin, jak oliwka, rzepak, słonecznik, len, bawełna, soja. Woski (estry wyższych kwasów tłuszczowych monokarboksylowych (do 80 atomów węgla) oraz wyższych alkoholi monowodorotlenowych) Najbardziej znanym w naturze jest wosk pszczeli. Wosk pochodzący z wełny owczej znany jest pod nazwą lanolina. Estry kwasów nieorganicznych znajdują się w organizmach żywych.

6 WŁAŚIWŚI FIZYZNE ESTRÓW Estry niższych kwasów alifatycznych to bezbarwne ciecze o bardzo przyjemnych, zazwyczaj owocowych zapachach i słabo rozpuszczalne w wodzie. W miarę wzrostu długości łańcucha zmienia się ich stan skupienia od cieczy, przez gęste oleiste płyny, do ciał stałych. Estry wyższych kwasów są bezwonne i nierozpuszczalne w wodzie. Temperatury topnienia i wrzenia estrów są niższe niż odpowiednich kwasów karboksylowych. Przyczyną tej różnicy jest fakt, że cząsteczki estrów nie zawierają grupy H i nie mogą tworzyć wiązań wodorowych między sobą. W wodzie rozpuszczają się jedynie estry o niskich masach molowych (dzięki tworzeniu wiązań wodorowych między a cząsteczkami wody). Są dobrymi rozpuszczalnikami dla związków organicznych.

7 Nazwa estru ctan benzylu Maślan butylu ctan etylu Butanian etylu Heksaniana etylu ynamonian etylu Mrówczan etylu Izowalerian etylu Mleczan etylu ctan geranylu Butanian geranylu ctan izobutylu Mrówczan izobutylu ctan izopentylu ctan linalolu Butanian linalolu Mrówczan linalolu ctan mentolu Antranilan metylu ctan metylobenzylu Butanian metylu ynamonian metylu ctan metylofenylu Kaprylan nonylu Butanian oktylu ctan pentylu Butanian pentylu Heksanian pentylu Pentanian pentylu Izobutanian propylu Butanian terpylu Zapach gruszka, truskawka, jaśmin ananas brzoskwinia, ananas, malina banan, ananas, truskawka truskawka cynamon cytryna, rum, truskawka jabłko winogrono geranium wiśnia wiśnia, malina, truskawka malina gruszka, banan lawenda, szałwia brzoskwinia jabłko, brzoskwinia mięta pieprzowa winogrono, jaśmin wiśnia ananas, jabłko truskawka miód pomarańcza pasternak jabłko, banan morela, gruszka, ananas jabłko, ananas jabłko rum wiśnia Przykładowe zapachy estrów

8 NAZEWNITW Nazwy estrów tworzy się podobnie jak nazwy soli kwasów karboksylowych, z tą różnica, że zamiast nazwy metalu podaje się nazwę pochodzącej od alkoholu grupy węglowodorowej przyłączonej do kwasu. Pierwszym członem nazwy jest nazwa kwasu, z którego powstał ester, z końcówką -an, drugim nazwa alkoholu, z którego powstał ester, z końcówką -ylu. zęsto stosowane są również nazwy zwyczajowe PRZYKŁAD

9 TRZYMYWANIE Reakcja estryfikacji Główną metodę otrzymywania estrów stanowi reakcja kwasów karboksylowych z alkoholami w obecności jonów H + pełniących funkcję katalizatora. Reakcję tę określa się mianem reakcji estryfikacji. R 1 H kwas karboksylowy + H R 2 alkohol Reakcja estryfikacji jest reakcją odwracalną, wobec czego do osiągnięcia wysokiej wydajności potrzebne jest stosowanie nadmiaru jednego z reagentów. Nadmiar alkoholu pełni równocześnie rolę rozpuszczalnika. Równowagę reakcji estryfikacji można też przesunąć na prawo usuwając jeden z produktów, najczęściej wodę. Kwas siarkowy (VI) pełni role katalizatora gdyż dostarcza protonów, a również jako substancja higroskopijna wiąże wodę, która powstaje w środowisku reakcji. Estryfikacja należy do grupy reakcji o nazwie reakcje kondensacji, w których z dwóch cząsteczek reagentów organicznych powstaje skondensowany produkt główny i cząsteczka prostego produktu ubocznego, np. wody. H + R 1 ester R 2 + H 2

10 WŁAŚIWŚI HEMIZNE Hydroliza Najważniejszą reakcją estrów jest reakcja hydrolizy kwasowej. Powoduje ona rozpad estru na kwas i alkohol. Zachodzi pod wpływem wody i przy zastosowaniu kwasu jako katalizatora. Hydroliza kwasowa estrów jest odwróceniem reakcji estryfikacji. H 3 H 2 H 3 octan etylu R 1 ester R 2 H + 2 H 2 S H H R 2 H + 1 H kwas octowy H kwas karboksylowy + H H 2 H 3 etanol + H R 2 alkohol Estry można również hydrolizować w środowisku zasadowym. Powstaje wtedy sól kwasu karboksylowego i alkohol. Hydroliza zasadowa estrów jest reakcją praktycznie nieodwracalną, ponieważ alkohole nie reagują z solami H 3 + NaH H 2 H 3 octan etylu R 1 ester H 2 R 2 H 3 + H - H R 1 2 Na octan sodu + H H 2 H 3 etanol + H R - 2 sol kwasu karboksylowego alohol

11 Ulegają reakcji spalania ctan etylu: H 3 2 H > H 2 Mrówczan propylu: H 3 H > H 2 W reakcji amonolizy estrów powstają amidy

12 ESTRY NIERGANIZNE Jednym z najbardziej znanych jest triazotan glicerolu zwany niesłusznie nitrogliceryną Związek ten jest silnym środkiem wybuchowych, jest składnikiem dynamitu (mieszanina tri azotanu (V) glicerolu, wypełniacza proszkowego i prochu bezdymnego). Jest szeroko stosowany w medycynie jako 1% roztwór przy schorzeniach układu krążenia i serca. Estry kwasu siarkowego (VI) mają zastosowanie jako detergenty. Triazotan (v) glicerolu Wybuch spowodowany wewnątrz cząsteczkowym utlenieniem atomów węgla i wodoru tlenem zawartym w reszcie kw. azotowego 2 3 H 5 (N 2 ) H N 2 + ½ 2 Fosforan 2,3 diacyloksypropylu fosfolipidy budują błony komórkowe

13 TŁUSZZE WŁAŚIWE (LIPIDY PRSTE) Tłuszcze właściwe to estry gliceryny i kwasów tłuszczowych. W zależności od tego ile reszt kwasowych wiąże się z grupami H gliceryny, tłuszcze właściwie dzielimy na mono-, dwu- lub trójglicerydy. H 2 R 1 H R 2 H 2 R3 W reakcji z gliceryną może brać udział większa liczba różnych kwasów tłuszczowych (maksymalnie trzy, czyli tyle ile grup hydroksylowych posiada gliceryna). Powstają wtedy tłuszcze posiadające w cząsteczce różne kwasy tłuszczowe (np. 1- palmityno-2-stearyno-3-oleino-trójgliceryd)

14 Hydroliza tłuszczów Hydrolizę tłuszczów z udziałem zasad nazywa się zmydlaniem. Produktami zmydlania są gliceryna i sole kwasów tłuszczowych (mydła). Utwardzanie tłuszczów Utwardzanie to metoda pozwalająca na przekształcenie tłuszczów ciekłych (nienasyconych) w stałe.

15 Tłuszcze można podzielić ze względu na stan skupienia na: stałe i ciekłe (oleje). Tłuszcze stałe składają się z nasyconych reszt kwasowych, o długich łańcuchach, podczas gdy tłuszcze ciekłe mają w cząsteczkach nienasycone reszty kwasowe. Tłuszcze pochodzenia zwierzęcego występują zwykle w postaci stałej, wyjątek stanowi tran będący tłuszczem ciekłym. Tłuszcze pochodzenia roślinnego występują zwykle w stanie ciekłym, wyjątkiem jest masło kakaowe i tłuszcz kokosowy. Świeże tłuszcze mają odczyn obojętny, jednak pod wpływem mikroorganizmów i wilgoci ulegają jełczeniu. Zjełczałe masło ma odczyn kwaśny i zapach pochodzący od kwasu masłowego. W tłuszczach nienasyconych z biegiem czasu obserwuje się utlenianie i zestalanie.

16 ZASTSWANIE ESTRÓW Dodatki do artykułów spożywczych Przemysł kosmetyczny i perfumeryjny (składniki zapachowe) Wiele estrów niższych kwasów karboksylowych i alkoholi otrzymuje się syntetycznie i stosuje jako rozpuszczalniki do farb i lakierów (octan etylu, octan butylu) mrówczan etylu (ciecz rozpuszczalna w wodzie i etanolu)znajduje zastosowanie jako rozpuszczalnik azotanu i octanu celulozy, oraz jako środek do perfumowania mydeł. Jest także składnikiem esencji spożywczych octan etylu ciecz rozpuszczalnik estrów celulozy, tłuszczów, wosków, klejów (np. modelarskich), składnik zmywacza do paznokci Poliester (terylen, dakron, elana) otrzymany w wyniku reakcji polikondendensacji glikolu etylenowego i kwasu ftalowego znalazł zastosowanie m.in. w przemyśle włókienniczym do produkcji tkaniny polartec. Pleksi (poli-metakrylan metylu, bezpieczne szkło) analog polietylenu, zawierający grupy estrowe. Biodiesel (estry metylowe kwasów tłuszczowych) to biopaliwo (przetworzony chemicznie olej roślinny, np. rzepakowy) do silników wysokoprężnych (Diesla). Wchodzą w skład leków np..kwas acetylosalicylowy (polopiryna, aspirin) jest od 1899 roku lekiem przeciwbólowym, przeciwgorączkowym i przeciwzapalnym: