Estrar

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 11 januari 2021; kontroller kräver 8 redigeringar .

Estrar , eller estrar (från annan grekisk αἰθήρ - " eter "), är derivat av syresyror (både karboxyliska och oorganiska ), med den allmänna formeln R k E (= O) l (OH) m , där l ≠ 0 , som är formellt produkter av substitution av väteatomer i hydroxyler —OH av syrafunktionen för en kolväterest (alifatisk, alkenyl, aromatisk eller heteroaromatisk); betraktas också som acylderivat av alkoholer . I nomenklaturen IUPAC- estrar inkluderar också acylderivat av kalkogenidanaloger av alkoholer ( tioler , selenoler och telluroler) [1] .

De skiljer sig från etrar (etrar), i vilka två kolväteradikaler är förbundna med en syreatom (R 1 —O—R 2 ).

Estrar av karboxylsyror

När det gäller estrar av karboxylsyror särskiljs två klasser av estrar:

riktiga estrar av karboxylsyror med den allmänna formeln R1 -COO-R2 , där R1 och R2 är kolväteradikaler.
ortoestrar av karboxylsyror med den allmänna formeln R1- C (OR2 ) 3 , där R1 och R2 är kolväteradikaler. Ortoestrar av karboxylsyror är funktionella analoger av ketaler och acetaler med den allmänna formeln R—C(OR′) 2 —R″, produkter av tillsats av alkoholer till karbonylgruppen av ketoner eller aldehyder .

Cykliska estrar av hydroxisyror kallas laktoner och sticker ut i en separat grupp av föreningar.

Syntes

De viktigaste metoderna för att erhålla estrar:

Eterifiering - växelverkan mellan syror och alkoholer under sura katalysförhållanden , till exempel genom att erhålla etylacetat från ättiksyra och etylalkohol :

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

Ett specialfall av förestringsreaktionen är transesterifieringsreaktionen av estrar med alkoholer, karboxylsyror eller andra estrar:

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

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

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

Reaktionerna av förestring och transförestring är reversibla, förskjutningen av jämvikt mot bildning av målprodukter uppnås genom att ta bort en av produkterna från reaktionsblandningen (oftast genom destillation av mer flyktig alkohol, ester, syra eller vatten; i det senare fallet, vid relativt låga kokpunkter för utgångsämnena, används destillation av vatten i sammansättningen av azeotropa blandningar ).
växelverkan mellan anhydrider eller karboxylsyrahalider med alkoholer, till exempel för att erhålla etylacetat från ättiksyraanhydrid och etylalkohol :

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

reaktion av sura salter med alkylhalider

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

Tillsats av karboxylsyror till alkener under sura katalysförhållanden (inklusive Lewis-syror ):

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

Alkoholys av nitriler i närvaro av syror:

{\mathsf {RCN+H^{+}\högerpil RC^{+}{\text{=}}NH))

{\mathsf {RC^{+}{\text{=}}NH+R^{1}OH\högerpil RC(ELLER^{1}){\text{=}}N^{+}H_ {2}}}

{\mathsf {RC(OR^{1}){\text{=}}NH_{2}+H_{2}O\högerpil RCOOR^{1}+NH_{4}^{+))}

Alkylering av karboxylsyror med arylalkyltriazener :

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

Egenskaper och reaktivitet

Estrar av lägre karboxylsyror och enkla envärda alkoholer är flyktiga, färglösa vätskor med en karakteristisk, ofta fruktig lukt. Estrar av högre karboxylsyror är färglösa fasta ämnen vars smältpunkt beror både på längden på kolkedjorna i acyl- och alkoholresterna och på deras struktur.

I IR-spektra av estrar finns det karakteristiska band av karboxylgruppen — sträckande vibrationer av C=O-bindningar vid 1750–1700 cm – 1 och C–O vid 1275–1050 cm – 1 .

Kolatomen i karbonylgruppen av estrar är elektrofil, som ett resultat kännetecknas de av substitutionsreaktioner av alkoholresten med klyvning av acyl-syrebindningen:

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

Sådana reaktioner med syrenukleofiler (vatten och alkoholer) katalyseras ofta av syror på grund av protoneringen av karbonylsyreatomen för att bilda en mycket elektrofil karbokation:

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

som vidare reagerar med vatten ( hydrolys ) eller alkohol (transesterifiering). Hydrolys av estrar under sura katalysförhållanden är reversibel, medan hydrolys i ett alkaliskt medium är irreversibel på grund av bildandet av karboxylatjoner RCOO- , som inte uppvisar elektrofila egenskaper.

Lägre estrar reagerar med ammoniak och bildar amider , redan vid rumstemperatur: till exempel reagerar etylkloracetat med vattenhaltig ammoniak och bildar kloroacetamid redan vid 0 ° C [2] , i fallet med högre estrar sker ammonolys vid högre temperaturer.

Applikation

Estrar används ofta som lösningsmedel , mjukgörare , aromämnen .

Estrar av myrsyra :

HCOOCH3- metylformiat , tbp = 32 ° C; lösningsmedel för fetter , mineraloljor och vegetabiliska oljor, cellulosa, fettsyror; acyleringsmedel; används vid framställning av vissa uretaner , formamid .
HCOOC2H5 - etylformiat , tbp = 53 ° C ; cellulosanitrat och acetatlösningsmedel; acyleringsmedel; doft för tvål, den tillsätts till vissa romsorter för att ge den en karakteristisk arom; används vid produktion av vitamin B1, A, E.
HCOOCH 2 CH (CH 3 ) 2 - isobutylformiat påminner något om lukten av hallon .
HCOOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylformiat ( isopentylformiat ), ett lösningsmedel för hartser och nitrocellulosa.
HCOOCH2C6H5 - bensylformiat , tbp = 202 ° C ; _ _ har en jasminlukt ; används som lösningsmedel för fernissor och färgämnen.
HCOOCH 2 CH 2 C 6 H 5-2 - fenyletylformiat har lukten av krysantemum .

Estrar av ättiksyra :

CH3COOCH3 - metylacetat , tbp = 58 ° C ; när det gäller upplösningsförmåga liknar den aceton och används i vissa fall som ersättning, men den är giftigare än aceton.
CH3COOC2H5 - etylacetat , kp = 78 ° C ; _ _ som aceton löser de flesta polymerer. Jämfört med aceton är dess fördel en högre kokpunkt (lägre flyktighet).
CH3COOC3H7 - n - propylacetat , tbp = 102 ° C ; _ det liknar etylacetat i upplösningsförmåga.
CH3COOCH (CH3 ) 2 - isopropylacetat , tbp = 88 ° C; när det gäller lösningsmedelsegenskaper upptar den en mellanposition mellan etyl- och propylacetat.
CH3COOC5H11 - n- amylacetat ( n - pentylacetat ) , kp = 148 ° C; som påminner om ett päron i lukten, används det som thinner för lack, eftersom det avdunstar långsammare än etylacetat.
CH 3 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylacetat (isopentylacetat) , används som en komponent i päron- och bananessenser .
CH 3 COOC 8 H 17 - n- oktylacetat har doften av apelsiner.

Estrar av smörsyra :

C3H7COOCH3 - metylbutyrat , tbp = 102,5 ° C ; _ _ luktar ranet.
C3H7COOC2H5 - etylbutyrat , tbp = 121,5 ° C ; _ _ _ _ har en karakteristisk doft av ananas.
C3H7COOC4H9 - butylbutyrat , tbp = 166,4 ° C ; _ _ _ _
C 3 H 7 COOC 5 H 11 - n- amylbutyrat ( n- pentylbutyrat ) och C 3 H 7 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylbutyrat ( isopentylbutyrat ) luktar päron och fungerar även som lösningsmedel i nagellack.

Isovalerinsyraestrar : _

(CH 3 ) 2 CHCH 2 COOCH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 - isoamylizovalerat ( isopentylizovalerat ) har en äppeldoft.

Medicinska applikationer

I slutet av 1800-talet och början av 1900-talet, när den organiska syntesen tog sina första steg, syntetiserades och testades många estrar av farmakologer. De blev grunden för sådana läkemedel som salol , validol , etc. Som ett lokalt irriterande och smärtstillande medel användes metylsalicylat i stor utsträckning , som nu praktiskt taget har ersatts av mer effektiva läkemedel.

Estrar av oorganiska syror

I estrar av oorganiska (minerala) syror ersätter en kolväteradikal (till exempel alkyl ) en eller flera väteatomer i en oorganisk oxosyra, så estrar av oorganiska syror kan vara både medium och sura.

Estrar liknar strukturellt salter av syror. Så, estrar av fosforsyra , salpetersyra , svavelsyra och andra syror är organiska fosfater , nitrater , sulfater och andra, respektive.

Följande är exempel på oorganiska syraestrar:

Syra		Estrar
namn	Formel	namn	Allmän formel		Exempel
namn	Formel	namn	Molekyl	Strukturell	Exempel
Fosforsyra	H3PO4 _ _ _	Fosforsyraestrar (fosfater)	(RO) nP (=0)(OH) 3-n där n = 1-3	(fall n = 3 )	(CH3O ) P (O) (OH) 2 -metylfosfat (CH3O ) 2P ( O)OH - dimetylfosfat (CH3O ) 3PO - trimetylfosfat
Salpetersyra	HNO3 _	Nitratestrar (nitrater)	(RO)N(=O)O		C2H5ONO2 - etylnitrat _ _ _ _ _ CHONO 2 (CH 2 ONO 2 ) 2 - nitroglycerin
Salpetersyrlighet	HNO 2	Nitritestrar (nitrit)	(RO)N(=O)		C2H5ONO - etylnitrit _ _ C3H7ONO - propylnitrit _ _
Svavelsyra	H2SO4 _ _ _	Sulfatestrar (sulfater)	( R1O )S(=O) 2 ( OR2 )		C2H5OSO2OH - etylsulfat _ _ _ _ ( C2H5O ) 2S02 - dietylsulfat _ _ _ _
svavelsyra	H2SO3 _ _ _	Sulfitestrar (sulfiter)	( R1O )S(=O)( OR2 )
Kolsyra	H2CO3 _ _ _	Koletrar (karbonater) [sv]	( R1O )C(=O)( OR2 )		(CH3O ) 2CO - dimetylkarbonat ( C6H5O ) 2CO - difenylkarbonat _
Borsyra	H3BO3 _ _ _	Borsyraestrar (borater)	(RO ) 3B		(CH3O ) 3B - trimetylborat ( C6H5O ) 3B - trifenylborat _

I tabellen, i de allmänna molekylformlerna för estrar, betecknar symbolen = O oxogruppen.

Litteratur

Mendeleev D. I. , Monastyrsky D. N. Complex ethers // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och 4 ytterligare). - St Petersburg. 1890-1907.

Anteckningar

Klasser av organiska föreningar
kolväten	Alkaner Alkenes Arenas Alkyner dienes Cykloalkaner
Syrehaltig	Alkoholer Etrar (estrar) Aldehyder Ketoner Keteny karboxylsyror Estrar (estrar) ortoestrar Kolhydrater Fetter Kinoner Fenoler Enols Hydroxisyror Oxosyror Peroxider
Kvävehaltig	Aminer Aminoxider Amider hydrazider Hydrazoner Osazoner Nitroföreningar Nitrosoföreningar Imines oximer Nitroner Nitrolic syror Diazoföreningar Diazoniumsalter Nitriler isonitriler organiska azider Isocyanater Aminosyror Ekorrar Peptider
Svavel	Thiols Sulfider Sulfoxider Sulfoner Tioestrar Salt Bunte Xanthater disulfider Sulfonsyror Sulfinsyror Tioaldehyder tioketoner Tiokarboxylsyror Organiska tiocyanater Isotiocyanater
Fosforhaltig	Fosfiner Fosfonsyror fosfinsyror Fosfonsyror Nukleinsyra Nukleotider
haloorganiska	halokarboner Organofluorföreningar Perfluorkolväten Organiska klorföreningar Bromorganiska föreningar Organiska jodföreningar
organosilikon	Silaner Silazans Siltians Siloxaner Silikoner
Organoelement	germaniumorganisk organobor Organotin Ekologiskt bly Aluminiumorganisk Ekologiskt kvicksilver Andra organometalliska
Andra viktiga klasser	Cykliska föreningar