Estar

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Opšta formula estara
Etil-etanoat, je estar po kome je ova grupa jedinjenja dobila ime.

Estri (nem. Essig-Äther, što je stari naziv za etil-etanoat) organska su jedinjenja koja u svojim molekulima sadrže ostatak molekula kiseline i ostatak molekula alkohola.[1] Estri daju miris voću, povrću i četinarima. Njihova opšta formula je: CnH2n+1-COO-CnH2n+1. Estri dobijaju nazive u zavisnosti od toga koji je alkohol i koja kiselina izreagovala. Ako je recimo, reagovao etanol i etanska kiselina, dobija se estar koji se naziva etil-etanoat ili etil-acetat. Taj naziv je izveden od etil-grupe alkohola i naziva soli etanske kiseline. Soli etanske kiseline se nazivaju etanoati ili acetati.

CH3-COOH + CH3-CH2-OH → CH3-COO-CH2-CH3 + H2O

Estri se dobijaju u reakciji esterifikacije. Ta se reakcija odvija u kiseloj sredini. Suprotna reakcija esterifikaciji je hidroliza. U toj reakciji se dobijena voda iz esterifikacije jedini sa estrom koji je dobijen i daje polazne supstance: alkohol i kiselinu.

CH3-COO-CH2-CH3 + H2O → CH3-COOH + CH3-CH2-OH

Koriste se u prehrambenoj industriji za proizvodnju veštačkih mirisa, kao rastvarači boja, lakova i kao sirovina za dobijanje veštačkih vlakana. Jedan od najpoznatijih estara je nitroglicerin, koji se dobija reakcijom trovalentnog alkohola glicerola i azotne kiseline, uz prisustvo sumporne kiseline.[2][3][4]

Struktura i vezivanje[уреди]

Estri sadrže karbonilni centar, koji ima strukturne motive C-C-O i O-C-O sa uglovima između veza od 120°. Za razliku od amida, estri su strukturno fleksibilne funkcionalne grupe jer rotacija oko C-O-C veza ima nisku barijeru. Njihova fleksibilnost i niska polarnost se manifestuje u njihovim fizičkim osobinama. Oni su manje rigidni (imaju nižu tačku topljenja) i isparljiviji su (niža tačka ključanja) od odgovarajućih amida.[5] pKa vrednosti alfa-vodonika estera je oko 25.[6]

Imenovanje[уреди]

Imenovanje estera se bazira na nazivu alkohola koji je stupio u reakciju tj. prvo ide naziv alkilne skupine alkohola (npr. naziv alkilne skupine propanola je propil). Drugim riječima, umjesto uobičajenog završetka -anol na osnovu imena alkohola doda se nastavak -il. Druga riječ u nazivu estera potiče od kiseline, a tvori se tako da se imenu kiseline oduzme nastavak -ska i doda nastavak -oat (npr., druga riječ u imenu estera butanske kiseline bila bi butanoat). Kod estera sa etanskom kiselinom, često se umjesto etanoata upotrebljava: acetat, kod onih sa metanskom kiselinom: formijat, kod estera sa butanskom kiselinom: butirat, a kod propanske kiseline: propionat. Kod alkohola također postoje drugi nazivi pa se tako umjesto pentil, često nađe i amil: alkohol (-ol → -il) + karboksilne kiseline (-ska → -oat)

IUPAC-ova nomenklatura[уреди]

Esterska imena izvedena su iz naziva matičnog alkohola i roditeljske kiseline, gde ova može biti organska ili neorganska. Estri izvedeni iz najjednostavnijih karboksilnih kiselina se obično zove prema tradicijskim, takozvanim trivijalnim nazivima, npr. kao format, acetat, propionat, i butirat, za razliku od IUPAC-ove nomenklature: metanoat, etanoat, propanoat i butanoat. Estri izvedeni iz kompleksnijihh karboksilnih kiselina su, s druge strane, češće pod nazivom koji koristi sistematski naziv po IUPAC-u, na osnovu imena za kiselinu zatim dolazi sufiks –oat. Na primer, ester-heksiloktanoat, poznat i pod trivijalnim imenom heksil-kaprilat, ima formulu CH3(CH2)6CO2(CH2)5CH3.

Etil-acetat je izveden iz alkohola (plavo) i acil grupe (žuto) izvedene iz karboksilne kiseline

Hemijske formule organskih estera obično imaju oblik RCO2R', gde su R i R' delovi ugljikovodika iz karboksilne kiseline i alkohola. Na primer, butil acetat (sistematski butil-etanoat), izveden iz butanola i acetatne kiseline (sistematski etanska kiselina) se piše kao CH3CO2C4H9. Alternativno prikazivanje obično uključuje BuOAc i CH3COOC4H9. Ciklični estri se zovu laktoni, bez obzira na to da li su izvedeni iz organske ili neorganske kiseline. Jedan primer (organskog) laktona je γ-valerolakton.

Ortoestri[уреди]

Neuobičajena klasa organskih estera su ortoesteri, koji imaju formulu RC(OR′)3. Trietilortoformat (HC(OC2H5)3) je izvedenica, u smislu imena (ali ne i sinteze) iz ortomravlje kiseline (HC(OH)3) i etanola.

Neorganski estri[уреди]

Ester fosforne kiseline

Esteri mogu takođe da budu izvedeni iz neorganskih kiselina i alkohola. Dakle, nomenklatura se proteže na neorganske oksokiseline i njihove odgovarajuće estre: fosforna kiselina i fosfatni ester/organofosfati, sumporna kiselina i sulfatni ester/organosulfati, azotna kiselina i nitrat, borna kiselina i borati. Na primer, trifenil fosfat je ester izveden iz fosforne kiseline i fenola. Organski karbonati su izvedeni iz ugljene kiseline; na primer, etilen karbonat je izveden iz ugljene kiseline i etilen glikola.

Struktura generičkog organofosfata
Struktura generičkog fosfit-estra koja prikazuje usamljene parove na P
Struktura generičkog fosfonit–estra fosfonske kiseline

Alkohol i neorganska kiselina povezivani su preko atoma kiseonika. Definicija estera neorganske kiseline koji imaju vezu neorganskih hemijskih elemenata između alkohola i neorganske kiseline – vezanje atoma fosfor i tri alkoksi funkcionalne grupe u organofosfatima – može se proširiti na iste elemente u raznim kombinacijama kovalentne veze između ugljenikovih i centralnog neorganskog atoma i vezi ugljenik-kiseonik, sa centralnim neorganski atomima. Na primer, fosforna svojstva tri veze ugljenik-kiseonik-fosfor i jednu dvostruku vezu fosfor-kiseonik u organofosfatima, tri veze ugljenik–kiseonik–fosfor i nijednu dvostruku vezu fosfor–kiseonik u fosfitni esterima ili organofosfitima, dve veze ugljenik–kiseonik–fosfor, nijedna fosfor–kiseonik dvostruka veza, ali jedna veza fosfor–ugljenik u fosfonitima, jedna veza ugljenik–kiseonik–fosfor, nijedna dvostruka veza fosfor–kiseonik, ali dve veze fosfor–ugljenik u fosfonitima.

Struktura generičkog fosfonita

Kao posledica, funkcije bora je stvaranje bornih estara (n = 2), boronskih estara (n = 1) i borata (n = 0). Kiseonik je hemijski element grupe 16, a atomi sumpora mogu zameniti neke atome kiseonika u ugljenik–kiseonik centralnom neorganskom atomu kovalentnih veza estera. Kao rezultat, stvaraju se tiosulfinati i tiosulfonati, sa centralnin neorganskim atomom sumpora, jasno pokazujući asortiman sumpornih estera, koji uključuju i sulfatne, sulfitne, sulfonatne, sulfinatne i sulfenatne estere.

Triacilglicerol[уреди]

Reprezentativni triglicerid nađen u lanenom ulju. Triester (triglicerid) izveden iz linoleinske kiseline, alfa-linoleinske kiseline i oleinske kiseline.

Triacilgliceroli (masti i ulja) su estri koji sadrže tri hidroksilne grupe. Imenuju se slično kao i soli. Nerastvorni su ili slabo rastvorni u vodi (lipidi).

Estri se mogu dobiti reakcijom, obično organskih, kiselina i alkohola, uz katalitsko prisutvo sumporne kiseline, iako ima i drugih načina dobijanja estera. Esterifikacija je reverzibilna reakcija u kojoj se istovremeno događa i hidroliza, pa je potrebno higroskopno sredstvo koje reakciji oduzima vodu.

  • Alkoholi + karboksilne kiseline ↔ ester + voda (esterifikacija)
  • Ester + voda ↔ alkoholi + karboksilne kiseline (hidroliza)

Mnogi estri imaju specifičan miris, zbog čega se često koriste kao veštačke arome i u proizvodnji mirisa. Na primer:

Metil formijat[уреди]

Metil metanoat je bezbojna tečnost karakterističnog eterskog mirisa, lako ispariva, sa malim površinskim naponom.

C2H4O2O=COC

Etil acetat / etil etanoat[уреди]

Ovo je bezbojna, lako zapaljiva tečnost karakterističnog mirisa, poput lepka ili sredstava za skidanje laka za nokte (C4H8O2, CC(=O)OCC ili CH3COOCH2CH3). Etil acetat je zapaljiv i kožni iritant.

Dobijanje estera[уреди]

Esteri se dobijaju pri sintezi sirćetne kiseline i etanola, uz prisutstvo jakih kiselina kao što je sumporna kiselina.

CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O

Dobijaju se:

  • esterifikacijom metanola i etanoata: HCOOH + CH3OH → HCOOCH3 + H2O
  • industrijski kombinacijom metanola i ugljen monoksida: CH3OH + CO → HCOOCH3.

Upotreba[уреди]

Estri se između ostalo koriste:

Estri se obično upotrebljavaju u prehrambenoj i konditorskoj industriji, proizvodnji rastvarača i plastičnih masa, i proizvodnju parfema. Upotrebljava se i kao insekticid i u proizvodnji nekih lekova.

Esterski mirisi[уреди]

Ester Formula Miris / Pojava
Alil heksanoat Prop-2-enyl hexanoate.svg Ananas
Benzil acetat Benzyl acetate-structure.svg Kruška, jagoda, jasmin
Bornil acetat Bornyl acetate.svg Bor
Butil acetat Butylacetat.svg Jabuka, med
Butil butirat Butyl butyrate2.svg Ananas
Butil propanoat Kruška (kapi)
Etil acetat Ethyl acetate2.svg Skidač laka za nokte, boja, modeli aviona, adhezijski lepak
Etil benzoat Ethyl benzoate.svg Slatko, zimzelen, voće, medicinski preparati, trešnja, grožđe
Etil butirat Ethyl butyrate2.svg Banana, ananas, jagoda
Etil heksanoat Ethyl-hexanoate.svg Ananas, zelena banana
Etil cinamat Ethyl-cinnamate.svg Cimet
Etil format Ethyl-formate.svg Limun, rum, jagoda
Etil heptanoat Ethyl-heptanoate.svg Marelica, trešnja, grožđe, malina
Etil izovalerat Ethyl-isovalerate.svg Jabuka
Etil laktat Ethyl lactate.svg Maslac, kajmak
Etil nonanoat Ethyl-nonanoate.svg Grejpfrut
Etil pentanoat Ethyl valerate.svg Jabuka
Geranil acetat Geranyl-acetate.svg Muškatla
Geranil butirat Geranyl butyrate.svg Višnja
Geranil pentanoat Geranyl pentanoate.svg Jabuka
Izobutil acetat Isobutyl-acetate.svg Višnja, malina, jagoda
Izobutil format Isobutyl formate.svg Malina
Izoamil acetat Isoamyl acetate.svg Kruška, banana
Izopropil acetat Isopropyl acetate.svg Voće
Linalil acetat Linalyl acetate.svg Lavanda, kadulja
Linalil butirat Linalyl butyrate.svg Kruška
Linalil format Linalyl formate.svg Jabuka, kruška
Metil acetat Methyl-acetate.svg Lepak
Metil antranilat Methyl anthranilate.svg Grejpfrut, jasmin
Metil benzoat Methyl benzoate.svg Voće, jilang jilang, fejoa
Metil butirat (metil-butanoat) Buttersauremethylester.svg Ananas, jabuka, jagoda
Metil cinamat Methyl cinnamate.svg Jagoda
Metil pentanoat (metil valerat) Methyl pentanoate.svg Cvjetovi
Metil fenilacetat Methyl phenylacetate.svg Med
Metil salicilat (zimzelenovo ulje) Methyl salicylate.svg Moderno pivo, zimzelen, germolen
Nonil kaprilat Nonyl caprylate.svg Narandža
Oktil acetat Octyl acetate.svg Voće, narandža
Oktil butirat Octyl butyrate.svg Paškanat
Amil acetat (pentil-acetat) Amyl acetate.svg Jabuka, banana
Pentil butirat (amil-butirat) Pentyl butyrate.svg Marelica, kruška, ananas
Pentil heksanoat (amil-kaproat) Pentyl hexanoate.svg Jabuka, ananas
Pentil pentanoat (amil-valerat) Pentyl pentanoate.svg Jabuka
Propil acetat Propyl acetate.svg Kruška
Propil heksanoat Propyl-hexanoate.svg Kupina, ananas, sir, vino
Propil izobutirat Propyl isobutyrate.svg Rum
Terpenil butirat Terpenyl butyrate.svg Višnja

Reference[уреди]

  1. ^ Clayden, Jonathan; Greeves, Nick; Warren, Stuart; Wothers, Peter (2001). Organic Chemistry (I изд.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850346-0. 
  2. ^ Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. London: Academic Press.2000. ISBN 978-0-12-361811-5.
  3. ^ Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger Principles of Biochemistry. W H Freeman and Co.ISBN 978-1-4641-0962-1.
  4. ^ Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo. ISBN 978-0-7216-0240-0.
  5. ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th изд.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-72091-7. 
  6. ^ Chemistry of Enols and Enolates - Acidity of alpha-hydrogens

Spoljašnje veze[уреди]