Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

ESTRY

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

Wzór ogólny estru kwasu karboksylowego WIADOMOŚCI WSTĘPNE 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 GRUPA ESTROWA PRZYKŁAD propionian etylu azotan(V) metylu mrówczan metylu benzoesan metylu

kwasów karboksylowych estry kwasów nieorganicznych Estry kwasów karboksylowych 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

WYSTĘPOWANIE Estry należą do jednych z najbardziej rozpowszechnionych związków naturalnych. Estry są podstawowymi składnikami zapachów kwiatów, owoców i ziół. Około 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.

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE 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 –OH i nie mogą tworzyć wiązań wodorowych między sobą. W wodzie rozpuszczają się jedynie estry o niskich masach molowych (dzięki tworzeniu wiązań wodorowych między –COO– a cząsteczkami wody). Są dobrymi rozpuszczalnikami dla związków organicznych.

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

Często stosowane są również nazwy zwyczajowe NAZEWNICTWO 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. Często stosowane są również nazwy zwyczajowe PRZYKŁAD

OTRZYMYWANIE 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. 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.

Reakcja chlorków kwasów karboksylowych z alkoholami Reakcja bezwodników kwasowych i alkoholi lub fenoli Reakcja transestryfikacji Reakcja chemiczna, która prowadzi do otrzymania estrów przez reakcję estrów w obecności jonów wodorowych jako katalizatora z: innymi alkoholami (alkoholiza): R1C(O)OR2 + R3OH ↔ R1C(O)OR3 + R2OH - kwasami (acydoliza): R1C(O)OR2 + R4COOH ↔ R4C(O)OR2 + R1COOH

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE 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. 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

Ulegają reakcji spalania Octan etylu: CH3COOC2H5 + 5O2 --> 4CO2 + 4H2O Mrówczan propylu: HCOOC3H7 + 4O2 --> 3CO2 + 4H2O W reakcji amonolizy estrów powstają amidy Alkoholiza estrów Estry pod wpływem alkoholu ulegają alkoholizie. Jest to reakcja odwracalna, katalizowana zarówno przez kwasy, jak i zasady.

bezdymnego). Jest szeroko stosowany w medycynie jako 1% roztwór przy ESTRY NIEORGANICZNE 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 C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 - 6 CO 2 + 5 H 2 O + 3 N 2 + ½ O 2 Fosforan 2,3 – diacyloksypropylu fosfolipidy budują błony komórkowe

TŁUSZCZE WŁAŚCIWE (LIPIDY PROSTE) Tłuszcze właściwe to estry gliceryny i kwasów tłuszczowych. W zależności od tego ile reszt kwasowych wiąże się z grupami OH gliceryny, tłuszcze właściwie dzielimy na mono-, dwu- lub trójglicerydy. 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)

Utwardzanie tłuszczów 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.

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.

ZASTOSOWANIE 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:

„Chemia 2” S. Hejwowska „ Chemia od A do Z” M. Klimaszewska http://www.chemiawlo.pl/