Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Reakcje estryfikacji i estry -Estry kwasów karboksylowych, -Mechanizm reakcji estryfikacji, -Właściwości fizyczne estrów, -Właściwości chemiczne estrów.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Reakcje estryfikacji i estry -Estry kwasów karboksylowych, -Mechanizm reakcji estryfikacji, -Właściwości fizyczne estrów, -Właściwości chemiczne estrów."— Zapis prezentacji:

1

2 Reakcje estryfikacji i estry -Estry kwasów karboksylowych, -Mechanizm reakcji estryfikacji, -Właściwości fizyczne estrów, -Właściwości chemiczne estrów -Woski -Estry nieorganiczne -Estry kwasów karboksylowych, -Mechanizm reakcji estryfikacji, -Właściwości fizyczne estrów, -Właściwości chemiczne estrów -Woski -Estry nieorganiczne

3 Estry – budowa Estry - produkty reakcji kwasów z alkoholami, w cząsteczkach których atom H grupy hydroksylowej (-OH) alkoholu zastąpiony jest grupą acylową O // R - C - lub grupą pochodzącą od kwasu nieorganicznego np.: H 2 SO 4 : –SO 3 – OH; H 2 CO 3 : - CO – OH; HNO 3 : - NO 2 Estry organiczne można zdefiniować także – to produkty reakcji kwasów karboksylowych z alkoholami, w cząsteczkach których wodór grupy karboksylowej ( - COOH ) jest zastąpiony grupą alkilową (-R) lub arylową (-Ar) Estry - produkty reakcji kwasów z alkoholami, w cząsteczkach których atom H grupy hydroksylowej (-OH) alkoholu zastąpiony jest grupą acylową O // R - C - lub grupą pochodzącą od kwasu nieorganicznego np.: H 2 SO 4 : –SO 3 – OH; H 2 CO 3 : - CO – OH; HNO 3 : - NO 2 Estry organiczne można zdefiniować także – to produkty reakcji kwasów karboksylowych z alkoholami, w cząsteczkach których wodór grupy karboksylowej ( - COOH ) jest zastąpiony grupą alkilową (-R) lub arylową (-Ar)

4 Estry organiczne Ogólny wzór estru organicznego R 1 COOR 2 O // R 1 - C – O – R 2 gdzie R 1 = R 2 lub R 1 ≠ R 2 grupa acylowa reszta z alkoholu Estrem organicznym jest również produkt reakcji między fenolem a kwasem karboksylowym O // R – C – O – C 6 H 5 Reakcji estryfikacji ulegają również hydroksykwasy alifatyczne ( γ i δ- hydroksykwasy ulegają estryfikacji wewnątrzcząsteczkowej, powstają laktony) oraz aromatyczne (aspiryna jest estrem hydroksykwasu - kwasu salicylowego i kwasu octowego) Ogólny wzór estru organicznego R 1 COOR 2 O // R 1 - C – O – R 2 gdzie R 1 = R 2 lub R 1 ≠ R 2 grupa acylowa reszta z alkoholu Estrem organicznym jest również produkt reakcji między fenolem a kwasem karboksylowym O // R – C – O – C 6 H 5 Reakcji estryfikacji ulegają również hydroksykwasy alifatyczne ( γ i δ- hydroksykwasy ulegają estryfikacji wewnątrzcząsteczkowej, powstają laktony) oraz aromatyczne (aspiryna jest estrem hydroksykwasu - kwasu salicylowego i kwasu octowego)

5 Przykłady estrów organicznych Metanian (mrówczan) etylu – zapach rumu O // H – C – O – CH 2 – CH 3 Etanian (octan) n-propylu - zapach gruszek O // CH 3 – C – O – CH 2 – CH 2 – CH 3 Etanian (octan) fenylu – zapach jaśminu O // CH 3 – C – O – C 6 H 5 Butanian (maślan) etylu – zapach ananasów O // CH 3 – CH 2 –CH 2 – C – O – CH 2 – CH 3 Metanian (mrówczan) etylu – zapach rumu O // H – C – O – CH 2 – CH 3 Etanian (octan) n-propylu - zapach gruszek O // CH 3 – C – O – CH 2 – CH 2 – CH 3 Etanian (octan) fenylu – zapach jaśminu O // CH 3 – C – O – C 6 H 5 Butanian (maślan) etylu – zapach ananasów O // CH 3 – CH 2 –CH 2 – C – O – CH 2 – CH 3

6 Laktony – produkty estryfikacji wewnątrzcząsteczkowej O // H 2 C - C HO- γ CH 2 – β CH 2 – α CH 2 –COOH  | O + H 2 O H 2 C - H 2 C kwas γ-hydroksybutanowy γ-butyrolakton O // H 2 C - C / HO- δ CH 2 - γ CH 2 – β CH 2 – α CH 2 –COOH  H 2 C O + H 2 O \ H 2 C - H 2 C kwas δ-hydroksypentanowy δ-pentyrolakton O // H 2 C - C HO- γ CH 2 – β CH 2 – α CH 2 –COOH  | O + H 2 O H 2 C - H 2 C kwas γ-hydroksybutanowy γ-butyrolakton O // H 2 C - C / HO- δ CH 2 - γ CH 2 – β CH 2 – α CH 2 –COOH  H 2 C O + H 2 O \ H 2 C - H 2 C kwas δ-hydroksypentanowy δ-pentyrolakton

7 Ester kwasu salicylowego i etanowego - aspiryna O // OH + HOOC-CH 3 O - C - CH 3  + H 2 O COOH COOH kwas salicylowy + kwas etanowy kwas acetylosalicylowy (aspiryna) (octowy) Reakcja przebiega z udziałem bezwodnika kwasu etanowego (octowego ) : (CH 3 –CO) 2 O, produktem ubocznym nie jest woda lecz kwas etanowy (octowy) Aspiryna jest powszechnie stosowana jako lecz przeciwgorączkowy i przeciwbólowy. O // OH + HOOC-CH 3 O - C - CH 3  + H 2 O COOH COOH kwas salicylowy + kwas etanowy kwas acetylosalicylowy (aspiryna) (octowy) Reakcja przebiega z udziałem bezwodnika kwasu etanowego (octowego ) : (CH 3 –CO) 2 O, produktem ubocznym nie jest woda lecz kwas etanowy (octowy) Aspiryna jest powszechnie stosowana jako lecz przeciwgorączkowy i przeciwbólowy.

8 Reakcje estryfikacji Reakcja estryfikacji – reakcja kwasu z alkoholem lub fenolem, której produktem jest ester Reakcje przebiegają w obecności kationów wodorowych – protonów (dodatek niewielkiej ilości stężonego H 2 SO 4 ), które pełnią funkcję katalizatora reakcji O O // H + // CH 3 – C – OH + H O – CH 3 ↔ CH 3 – C – O – CH 3 + H 2 O kwas etanowy + etanol etanian (octan) etylu (octowy) Reakcja estryfikacji – reakcja kwasu z alkoholem lub fenolem, której produktem jest ester Reakcje przebiegają w obecności kationów wodorowych – protonów (dodatek niewielkiej ilości stężonego H 2 SO 4 ), które pełnią funkcję katalizatora reakcji O O // H + // CH 3 – C – OH + H O – CH 3 ↔ CH 3 – C – O – CH 3 + H 2 O kwas etanowy + etanol etanian (octan) etylu (octowy)

9 Reakcje estryfikacji cd Reakcje estryfikacji z alkoholami I-rzędowymi przebiegają znacznie łatwiej niż alkoholami II i III-rzędowymi, chociaż wykazują większą zdolność tworzenia karbokationu. Reakcja przebiega z udziałem karbokationu – nietrwały związek, który jest czynnikiem elektrofilowym, który może reagować z wolną parą elektronową atomu tlenu w grupie hydroksylowej alkoholu (szczegółowe wyjaśnienie mechanizmu reakcji – patrz repetytorium: chemia organiczna – Reakcje z udziałem karbokationu). Reakcja estryfikacji jest reakcją odwracalną, aby przesunąć stan równowagi w kierunku produktów należy usunąć wodę [wiąże ją stężony kwas siarkowy(VI)], lub należy oddestylować ester, który ma niższą temp. wrzenia niż kwas i alkohol. Reakcje estryfikacji z alkoholami I-rzędowymi przebiegają znacznie łatwiej niż alkoholami II i III-rzędowymi, chociaż wykazują większą zdolność tworzenia karbokationu. Reakcja przebiega z udziałem karbokationu – nietrwały związek, który jest czynnikiem elektrofilowym, który może reagować z wolną parą elektronową atomu tlenu w grupie hydroksylowej alkoholu (szczegółowe wyjaśnienie mechanizmu reakcji – patrz repetytorium: chemia organiczna – Reakcje z udziałem karbokationu). Reakcja estryfikacji jest reakcją odwracalną, aby przesunąć stan równowagi w kierunku produktów należy usunąć wodę [wiąże ją stężony kwas siarkowy(VI)], lub należy oddestylować ester, który ma niższą temp. wrzenia niż kwas i alkohol.

10 Hydroliza estrów Hydroliza w środowisku kwasowym (odwracalna – ustala się stan równowagi z przesunięciem w kierunku produktów): ester  kwas karboksylowy + alkohol (zanik zapach estru, wyczuwalny zapach kwasu karboksylowego) H + CH 3 – CO – O – CH 2 - CH 3 + H 2 O ↔ CH 3 -COOH + CH 3 - CH 2 – OH etanian (octan) etylu kwas etanowy + etanol Hydroliza w środowisku zasadowym (nieodwracalna): ester  sól kwasu karboksylowego + alkohol (zanik zapachu estru, wyczuwalny zapach alkoholu) CH 3 – CO– O – CH 2 - CH 3 + NaOH  CH 3 -COONa+ CH 3 - CH 2 – OH etanian (octan) etylu etanian sodu + etanol W środowisku obojętnym (po ogrzaniu z wodą) nie dostrzega się istotnych zamian w zapachu, chociaż hydroliza również zachodzi, ustala się stan równowagi między substratami i produktami hydrolizy. Hydroliza w środowisku kwasowym (odwracalna – ustala się stan równowagi z przesunięciem w kierunku produktów): ester  kwas karboksylowy + alkohol (zanik zapach estru, wyczuwalny zapach kwasu karboksylowego) H + CH 3 – CO – O – CH 2 - CH 3 + H 2 O ↔ CH 3 -COOH + CH 3 - CH 2 – OH etanian (octan) etylu kwas etanowy + etanol Hydroliza w środowisku zasadowym (nieodwracalna): ester  sól kwasu karboksylowego + alkohol (zanik zapachu estru, wyczuwalny zapach alkoholu) CH 3 – CO– O – CH 2 - CH 3 + NaOH  CH 3 -COONa+ CH 3 - CH 2 – OH etanian (octan) etylu etanian sodu + etanol W środowisku obojętnym (po ogrzaniu z wodą) nie dostrzega się istotnych zamian w zapachu, chociaż hydroliza również zachodzi, ustala się stan równowagi między substratami i produktami hydrolizy.

11 Pozostałe właściwości chemiczne estrów Substytucja nukleofilowa przy karbonylowym atomie węgla. Redukcja wodorem  powstają odpowiednie alkohole Alkoholiza (transestryfikacja) – przekształcenie jednego estru w inny w reakcji z odpowiednim alkoholem, rakcja zachodzi w środowisku kwasowym lub zasadowym i polega na wymianie grupy np.: - O – CH 2 – CH 3 na – O – CH 2 – CH 2 –CH 2 – CH 3 : CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 3 + OH – CH 2 – CH 2 –CH 2 – CH 3 ↔ etanian (octan) etylu butan-1-ol CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 + CH 3 – CH 2 – OH etanian (octan) butylu etanol Substytucja nukleofilowa przy karbonylowym atomie węgla. Redukcja wodorem  powstają odpowiednie alkohole Alkoholiza (transestryfikacja) – przekształcenie jednego estru w inny w reakcji z odpowiednim alkoholem, rakcja zachodzi w środowisku kwasowym lub zasadowym i polega na wymianie grupy np.: - O – CH 2 – CH 3 na – O – CH 2 – CH 2 –CH 2 – CH 3 : CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 3 + OH – CH 2 – CH 2 –CH 2 – CH 3 ↔ etanian (octan) etylu butan-1-ol CH 3 – CO – O – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 + CH 3 – CH 2 – OH etanian (octan) butylu etanol

12 Właściwości fizyczne estrów organicznych Niższe estry są lotnymi cieczami o gęstości mniejszej od gęstości wody i niższych temp. wrzenia niż alkohole i kwasy karboksylowe (miedzy cząsteczkami estrów nie powstają wiązania wodorowe), ale niższe estry mogą tworzyć wiązania wodorowe z cząsteczkami wody, stąd ich rozpuszczalność w wodzie, dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych, są dobrymi rozpuszczalnikami zw. organicznych, farb i lakierów, np. octan etylu stosowany jest jako zmywacz do paznokci. W miarę wzrostu liczby atomów C w cząsteczce estru ich gęstość wzrasta – przechodzą w oleiste ciecze i ciała stałe, ich lotność maleje, wzrastają temp. wrzenia, są trudno rozpuszczalne w wodzie, dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych Niższe estry są lotnymi cieczami o gęstości mniejszej od gęstości wody i niższych temp. wrzenia niż alkohole i kwasy karboksylowe (miedzy cząsteczkami estrów nie powstają wiązania wodorowe), ale niższe estry mogą tworzyć wiązania wodorowe z cząsteczkami wody, stąd ich rozpuszczalność w wodzie, dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych, są dobrymi rozpuszczalnikami zw. organicznych, farb i lakierów, np. octan etylu stosowany jest jako zmywacz do paznokci. W miarę wzrostu liczby atomów C w cząsteczce estru ich gęstość wzrasta – przechodzą w oleiste ciecze i ciała stałe, ich lotność maleje, wzrastają temp. wrzenia, są trudno rozpuszczalne w wodzie, dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych

13 Właściwości fizyczne estrów organicznych cd Większość estrów ma przyjemny zapach (kwiatów, owoców) wyczuwalny w małych stężeniach, stąd ich zastosowanie w przemyśle kosmetycznym i perfumeryjnym, w przemyśle cukierniczym i napojów chłodzących jako dodatki zapachowe. Jako rozpuszczalniki zw. organicznych stosowane są do produkcji farb, lakierów, są dobrymi rozpuszczalnikami wosków, tłuszczów (mrówczan etylu jest rozpuszczalnikiem azotanu i octanu celulozy, natomiast octan etylu jako rozpuszczalnik estrów celulozy). Większość estrów ma przyjemny zapach (kwiatów, owoców) wyczuwalny w małych stężeniach, stąd ich zastosowanie w przemyśle kosmetycznym i perfumeryjnym, w przemyśle cukierniczym i napojów chłodzących jako dodatki zapachowe. Jako rozpuszczalniki zw. organicznych stosowane są do produkcji farb, lakierów, są dobrymi rozpuszczalnikami wosków, tłuszczów (mrówczan etylu jest rozpuszczalnikiem azotanu i octanu celulozy, natomiast octan etylu jako rozpuszczalnik estrów celulozy).

14 Woski Estry wyższych kwasów karboksylowych (np. kwas palmitynowy – C 15 H 31 COOH) i wyższych monohydroksylowych alkoholi (np. mirycylowy – C 31 H 63 OH) - palmitynian mirycylowy jest głównym składnikiem wosku pszczelego. Woski przypominają tłuszcze, ich właściwości są też podobne, ich gęstość jest mniejsza od gęstości wody, mają niską lepkość i niskie temp. topnienia, stopione w odróżnieniu od tłuszczów mają przyjemny zapach, są odporne na działanie czynników chemicznych. Stosowane są do produkcji świec zapachowych, past, w przemyśle farbiarskim, farmaceutycznym, skórzanym, kosmetycznym, spożywczym, zbrojeniowym. Estry wyższych kwasów karboksylowych (np. kwas palmitynowy – C 15 H 31 COOH) i wyższych monohydroksylowych alkoholi (np. mirycylowy – C 31 H 63 OH) - palmitynian mirycylowy jest głównym składnikiem wosku pszczelego. Woski przypominają tłuszcze, ich właściwości są też podobne, ich gęstość jest mniejsza od gęstości wody, mają niską lepkość i niskie temp. topnienia, stopione w odróżnieniu od tłuszczów mają przyjemny zapach, są odporne na działanie czynników chemicznych. Stosowane są do produkcji świec zapachowych, past, w przemyśle farbiarskim, farmaceutycznym, skórzanym, kosmetycznym, spożywczym, zbrojeniowym.

15 Estry nieorganiczne Estry kwasu siarkowego(VI) CH 3 – OH + HO-SO 2 -OH  CH 3 – O – SO 2 – OH + H 2 O wodorosiarczan(VI) metylu, CH 3 – CH 2 – OH + HO – SO 2 – OH  CH 3 –CH 2 – O – SO 2 – OH + H 2 O wodorosiarczan(VI) etylu W reakcji rozpuszczonego SO 3 w H 2 SO 4 (H 2 S 2 O 7 ) i w nadmiarze alkoholu powstają estry dwupodstawnikowe 2CH 3 – CH 2 - OH + SO 3  CH 3 - CH 2 – O – SO 2 – O – CH 2 – CH 3 + H 2 O siarczan(VI) dietylu W/w estry są związkami silnie trującymi. Dwupodstawnikowe estry kwasu węglowego są związkami o zapachu owoców, otrzymuje się je w reakcji fosgenu i alkoholanów: O=CCl 2 + 2NaO-CH 3  (CH 3 - O) 2 C=O + 2NaCl Estry kwasu siarkowego(VI) CH 3 – OH + HO-SO 2 -OH  CH 3 – O – SO 2 – OH + H 2 O wodorosiarczan(VI) metylu, CH 3 – CH 2 – OH + HO – SO 2 – OH  CH 3 –CH 2 – O – SO 2 – OH + H 2 O wodorosiarczan(VI) etylu W reakcji rozpuszczonego SO 3 w H 2 SO 4 (H 2 S 2 O 7 ) i w nadmiarze alkoholu powstają estry dwupodstawnikowe 2CH 3 – CH 2 - OH + SO 3  CH 3 - CH 2 – O – SO 2 – O – CH 2 – CH 3 + H 2 O siarczan(VI) dietylu W/w estry są związkami silnie trującymi. Dwupodstawnikowe estry kwasu węglowego są związkami o zapachu owoców, otrzymuje się je w reakcji fosgenu i alkoholanów: O=CCl 2 + 2NaO-CH 3  (CH 3 - O) 2 C=O + 2NaCl

16 Estry nieorganiczne cd Estry kwasu azotowego(V) – triazotan(V) glicerolu (nitrogliceryna) H 2 C – OH H 2 C – O – NO 2 | | HC – OH + 3 HO – NO 2  HC – O – NO 2 + 3H 2 O | | H 2 C – OH H 2 C – O – NO 2 propano-1,2,3-triol triazotan(V)propanotriolu Żółtawa, lepka ciecz, wybuchająca pod wpływem wstrząsu, nasączona ziemia okrzemkowa w/w związkiem jest dynamitem - (A. Nobel), 1% roztwór stosowany jest w medycynie jako lek nasercowy i układu krążenia. Azotan(III) pentylu (amylu) jest lekiem rozkurczowym, wodoroortofosforan(V) dimetylu jest składnikiem pestycydów, estrami kwasu ortofosforowego(V) są kwasy nukleinowe. Estry kwasu azotowego(V) – triazotan(V) glicerolu (nitrogliceryna) H 2 C – OH H 2 C – O – NO 2 | | HC – OH + 3 HO – NO 2  HC – O – NO 2 + 3H 2 O | | H 2 C – OH H 2 C – O – NO 2 propano-1,2,3-triol triazotan(V)propanotriolu Żółtawa, lepka ciecz, wybuchająca pod wpływem wstrząsu, nasączona ziemia okrzemkowa w/w związkiem jest dynamitem - (A. Nobel), 1% roztwór stosowany jest w medycynie jako lek nasercowy i układu krążenia. Azotan(III) pentylu (amylu) jest lekiem rozkurczowym, wodoroortofosforan(V) dimetylu jest składnikiem pestycydów, estrami kwasu ortofosforowego(V) są kwasy nukleinowe.


Pobierz ppt "Reakcje estryfikacji i estry -Estry kwasów karboksylowych, -Mechanizm reakcji estryfikacji, -Właściwości fizyczne estrów, -Właściwości chemiczne estrów."

Podobne prezentacje


Reklamy Google