|
|
ESTE
I- KHÁI NIỆM VỀ ESTE VÀ DẪN XUẤT KHÁC CỦA AXIT CACBOXYLIC
1. Cấu tạo phân tử
Khi thay nhóm $OH$ ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm $OR$ thì được este
Este đơn giản có công thức cấu tạo như sau: $R - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - R'$
với $R, R'$ là gốc hiđrocacbon no, không no hoặc thơm (trừ trường hợp este của axit fomic có $R$ và $H$)
Este là dẫn xuất của axit cacboxylic. Một vài dẫn xuất khác của axit cacboxylic có công thức cấu tạo như sau:
$$R - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - R'\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,R - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - X\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,R - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - N{R_2}$$
anhiđrit halogenua axit amit
2. Cách gọi tên Este
Tên este gồm: Tên gốc hiđrocacbon $R'$+ tên anion gốc axit (đuôi "at")
\[H - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - {C_2}{H_5}\,\,\,\,\,\,C{H_3} - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - CH = C{H_2}\,\,\,\,\,\,{C_6}{H_5} - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - C{H_3}\,\,\,\,\,\,C{H_3} - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - C{H_2}{C_6}{H_5}\]
etyl fomat vinyl axetat metyl benzoat benzyl axetat
3. Tính chất vật lý của este
Giữa các phân tử este không có liên kết hiđro vì thế este có nhiệt độ sôi thấp hơn so với axit và ancol có cùng số nguyên tử $C$.
Các este thường là những chất lỏng, nhẹ hơn nước, rất ít tan trong nước, có khả năng hòa tan được nhiều chất hữu cơ khác nhau. Những este có khối lượng phân tử rất lớn có thể ở trạng thái rắn (như mỡ động vật, sáp ong...). Các este thường có mùi thơm dễ chịu, chẳng hạn isoamul axetat có mùi chuối chín, etyl butirat có mùi dứa, etyl isovalerat có mùi táo...
II- TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ESTE
1. Phản ứng ở nhóm chức
a) Phản ứng thủy phân
Este bị thủy phân cả trong môi trường axit và môi trường kiềm. Thủy phân este trong môi trường axit là phản ứng nghịch với phản ứng este hóa:
$$R - C{\text{OO}} - R' + H - OH\overset {{H_2}S{O_4},{t^0}} \leftrightarrows R - C{\text{OO}}H + R' - OH$$
Phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều và còn được gọi là phản ứng xà phòng hóa:
$$R - C{\text{OO}} - R' + NaOH\xrightarrow{{{H_2}O,{t^0}}}R - C{\text{OO}}Na + R' - OH$$
b) Phản ứng khử
Este bị khử bởi liti nhôm hiđrua $(LiAlH_4)$, khi đó nhóm: (gọi là nhóm axyl) trở thành ancol bậc $I$:
$$R - C{\text{OO}} - R'\xrightarrow{{LiAl{H_4}}}R - C{H_2} - OH + R' - OH$$
2. Phản ứng ở gốc hiđrocacbon
Este có thể tham gia phản ứng thế, cộng, tách, trùng hợp,...Sau đây chỉ xét phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp.
a) Phản ứng cộng vào gốc không no: Gốc hiđrocacbon không no ở este có phản ứng cộng với $H_2, Br_2, Cl_2,...$ giống như hiđrocacbon không no.
Thí dụ:
$\begin{gathered}
C{H_3}{{\text{[C}}{{\text{H}}_2}{\text{]}}_7}CH = CH{{\text{[C}}{{\text{H}}_2}{\text{]}}_7}C{\text{OO}}C{H_3} + {H_2}\xrightarrow{{Ni,{t^0}}}C{H_3}{{\text{[C}}{{\text{H}}_2}{\text{]}}_{16}}C{\text{OO}}C{H_3} \\
\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,metyl\,oleat\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,metyl\,stearat \\
\end{gathered}$
b) Phản ứng trùng hợp: một số este đơn giản có liên kết $C=C$ tham gia phản ứng trùng hợp giống như anken.
Thí dụ:
$nC{H_2} = CH - \mathop C\limits_{\mathop O\limits^{||} } - O - C{H_3}\xrightarrow{{xt,{t^0}}}{( - \mathop {CH}\limits_{\mathop {C{\text{OOC}}{{\text{H}}_3}}\limits^| } - C{H_2} - )_n}$
metyl acrylat poli(metyl acrylat)
III- ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. Điều chế
a) Este của ancol
Phương pháp thường dùng để điều chế este của ancol là đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ, có $H_2SO_4$ đặc xúc tác, phản ứng này được gọi là phản ứng este hóa.
Thí dụ:
$C{H_3}C{\text{OO}}H + {(C{H_3})_2}CHC{H_2}C{H_2}OH\overset {{H_2}S{O_4},{t^0}} \leftrightarrows C{H_3}C{\text{OO}}C{H_2}C{H_2}CH{(C{H_3})_2} + {H_2}O$
ancol isoamylic isoamyl axetat
Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch. Để nâng cao hiệu suất của phản ứng (tức chuyển dịch cân bằng về phía tạo thành este) có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ các sản phẩm. Axit sunfuric vừa làm xúc tác vùa có tác dụng hút nước, do đó góp phần làm tăng hiệu suất tạo este.
b) Este của phenol: Để điều chế este của phenol không dùng axit cacboxylic mà phải dùng anhiđrit axit hoặc clorua axit tác dụng với phecol.
Thí dụ:
${C_6}{H_5} - OH + {(C{H_3}CO)_2}O \to C{H_3}C{\text{OO}}{C_6}{H_5} + C{H_3}C{\text{OO}}H$
anhiđrit axetic phenyl axetat
2. Ứng dụng
Este có khả năng hòa tan tốt các chất hữu cơ, kể cả hợp chất cao phân tử, nên được dùng làm dung môi (thí dụ: butyl và amyl axtat được dùng để pha sơn tổng hợp).
Poli(metyl acylat) và poli(metyl metacrylat) dùng làm thủy tinh hữu cơ. Poli(vinyl axetat) dùng làm chất dẻo hoặc thủy phân thành poli(vinyl ancol) dùng làm keo dán. Một số este của axit phtalic được dùng làm chất hóa dẻo, làm sản phẩm.
Một số este có mùi thơm của hoa quả được dùng trong công nghiệp thực phẩm (kẹo bánh, nước giải khát) và mĩ phẩm (xà phòng, nước hoa...)
|