Este Là Gì? Công Thức Este? Tính Chất Hóa Học Và Ứng Dụng

Este (R-COOR’) là một hợp chất hữu cơ có mùi thơm dễ chịu được hình thành do phản ứng thay thế giữa axit cacboxylic và rượu. Chúng được tìm thấy tự nhiên trong trái cây và được sử dụng thương mại trong sản xuất xà phòng, nước hoa, polyester và thuốc. Dưới đây là bài viết tham khảo Este là gì? Công thức este? Tính chất hóa học và ứng dụng?

Este là gì?

Hóa chất trong các sản phẩm hàng ngày này có tên gọi chính thức là este (R-COOR’) và là một loại hợp chất hữu cơ. Thường được hình thành từ sự kết hợp của hai hợp chất hữu cơ khác, este là phổ biến; Từ các phân tử DNA có kích thước nano cho đến nhựa khổng lồ, chúng được tìm thấy ở khắp mọi nơi.

Este là các hợp chất hữu cơ không chứa hydrocacbon có chứa cacbon, hydro và oxy.

Trên thực tế, este là sản phẩm của phản ứng este hóa giữa axit cacboxylic và rượu. Một phân tử nước bị loại bỏ khi axit cacboxylic kết hợp với rượu tạo thành este.

Công thức chung của este là C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 với các giá trị n = 0, 1, 2, 3… và m = 1, 2, 3… Các giá trị của n và Tôi cho số lượng nguyên tử carbon trong phân tử este.

Công thức tổng quát chứa nhóm –COO. Đây được gọi là nhóm carboxylate. Nó là nhóm chức của este và có cấu trúc như hình dưới đây.

Trên thực tế, nếu bạn kiểm tra nhãn thành phần của nhiều sản phẩm hàng ngày khác như xà phòng, chất tẩy rửa, mỹ phẩm và tinh dầu, bạn sẽ tìm thấy những từ có hậu tố tương tự. Mỗi sản phẩm này đều có ít nhất một kết thúc hóa học bằng tên -ate gây nhầm lẫn. Nếu các loại nước ép như dứa, dâu tây và chuối có nhãn thành phần thì bạn cũng sẽ tìm thấy những hóa chất đó trên đó!

Sự hình thành Este

Este thường được hình thành bằng phản ứng ngưng tụ giữa rượu (R’-OH) và axit cacboxylic (R-COOH), và toàn bộ phản ứng này được gọi là quá trình este hóa. Phản ứng ngưng tụ được đặc trưng bởi sự kết hợp của hai chất phản ứng để tạo thành sản phẩm cuối cùng lớn hơn (về số lượng phân tử) và loại bỏ một phân tử nhỏ hơn. Trong các phản ứng este hóa, nước (H 2 O), phân tử nhỏ nhất, bị loại bỏ.

R’OH + RCOOH RCOOR + H 2 O

Tuy nhiên, rượu hữu cơ và axit cacboxylic không dễ phản ứng và khi phản ứng xảy ra thì phản ứng rất thuận nghịch. Do đó, chất xúc tác axit, chẳng hạn như axit sulfuric, thường được thêm vào hỗn hợp phản ứng (quá trình este hóa Fischer).

Chất xúc tác có hai chức năng: tăng tốc độ phản ứng (giống như bất kỳ chất xúc tác nào khác) và hoạt động như một chất khử nước. Axit sulfuric tiêu thụ phân tử nước bị loại bỏ và ngăn chặn quá trình thủy phân este mới hình thành. Điều này đẩy cân bằng phản ứng sang phải và dẫn đến hiệu suất sản phẩm cao hơn. Hơn nữa, quá trình este hóa được thực hiện ở nhiệt độ gần với nhiệt độ sôi của rượu phản ứng để tăng tốc độ phản ứng.

Tất nhiên, quá trình este hóa không phải là phương pháp duy nhất được sử dụng để sản xuất este. Este cũng có thể được tạo ra bằng cách kết hợp hai phân tử axit cacboxylic bằng cách xử lý với diazomethane hoặc epoxit, phản ứng với acyl clorua (RCOCl) hoặc axit anhydrit (R(CO)O (CO)R’) với rượu hoặc anken (C n H 2n ) . với cacbonyl kim loại, v.v. Một este cũng có thể được tạo ra từ một este khác bằng quá trình chuyển hóa este.

Quy ước đặt tên

Như đã thấy ở trên, tên este kết thúc bằng hậu tố -ate hoặc -oate và thường chứa hai từ. Cái đầu tiên chỉ ra nhóm alkyl đính kèm (R’) và cái thứ hai là tên của axit cacboxylic bazơ (RCOO-), mặc dù axit -ic được thay thế bằng -ate .

Ví dụ, etyl axetat lấy tên từ nhóm alkyletyl ( C2H5 ) của etanol gốc, trong khi axetat thu được bằng cách thay thế axit -ic của axit axetic gốc bằng -ate .

Tính chất vật lý và hóa học của este

Tính chất vật lý của este

Các tính chất vật lý và hóa học của este bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của nhóm cacbonyl (C=O) và độ dài của chuỗi hydrocarbon (R&R’) ở hai bên của nhóm cacbonyl; chúng khác biệt rất nhiều so với rượu gốc và axit cacboxylic do thiếu nhóm hydroxyl (-OH).

Đặc điểm đáng chú ý nhất của este là mùi của chúng. Este đơn giản là các hợp chất trung tính có mùi ngọt ngào (trái cây) dễ chịu.

Các este này có xu hướng là chất lỏng không màu có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiều so với axit cacboxylic có khối lượng phân tử tương tự; làm cho nó trở thành một nhóm các hợp chất dễ bay hơi.

Chúng ít tan trong nước nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ

Mặc dù nhóm carbonyl tạo ra một số phân cực cho este, nhưng các chuỗi hydrocarbon xung quanh về bản chất không phân cực và khiến chúng hòa tan kém trong nước. Chuỗi carbon và hydro cũng ảnh hưởng đến trạng thái vật lý của este; các chất có ít nguyên tử carbon hơn là chất lỏng ở nhiệt độ phòng, trong khi những chất có chuỗi carbon dài hơn là chất rắn. Về mặt thị giác và khứu giác, este không màu và có mùi khá trái cây.

Mục tiêu: Nghiên cứu tính chất vật lý của etyl ethanoat.

Nguyên liệu: Ethyl ethanoate, nước cất, axeton, cồn tẩy rửa.

Thiết bị: Ống nghiệm, ống nhỏ giọt, đũa thủy tinh, chai đựng mẫu.

Thủ tục:

– Đổ khoảng 2 cm 3 etyl ethanoat vào ống nghiệm. Mùi của este được ghi nhận.

– Thêm khoảng 5 cm3 nước cất vào este và lắc đều. Độ hòa tan của este trong nước được ghi nhận.

Các bước từ 1 đến 2 được lặp lại liên tiếp bằng cách sử dụng axeton và cồn tẩy rửa để thay thế nước cất.

Quan sát:

Ethyl ethanoate có mùi trái cây.

– độ hòa tan:

Kết luận: Ethyl ethanoate là chất lỏng không màu, có mùi trái cây. Nó hòa tan trong dung môi hữu cơ nhưng không thể hòa tan trong nước.

Tính chất hóa học của este

Este có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp (và do đó cực kỳ dễ bay hơi), vì nhóm hydroxyl của rượu thành phần và axit cacboxylic không còn có sẵn để tạo liên kết hydro với nước và các phân tử khác.

Như đã đề cập trước đó, phản ứng este hóa là thuận nghịch và phản ứng nghịch được gọi là thủy phân este. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các điều kiện xung quanh hỗn hợp phản ứng mà sản phẩm cuối cùng thu được sẽ khác nhau.

Nếu trong điều kiện axit, este sẽ phân hủy thành rượu mẹ và axit cacboxylic, trong khi ở điều kiện cơ bản, nó sẽ tạo ra muối cacboxylat (xà phòng). Phản ứng này của este với bazơ được gọi chính thức là xà phòng hóa và là phản ứng quan trọng nhất mà este trải qua.

Công dụng của este

Tất nhiên, este chịu trách nhiệm tạo ra mùi và vị đặc trưng của một số loại trái cây và đồ uống có cồn. Mùi trái cây đặc trưng của este đã được sử dụng thương mại trong sản xuất nước hoa và các sản phẩm chăm sóc cá nhân khác như nước tẩy sơn móng tay, nước thơm, kem, dầu xả, v.v. và các chất hoạt động bề mặt như xà phòng và chất tẩy rửa. Este của axit para-hydroxybenzoic (paraben) được sử dụng rộng rãi làm chất bảo quản thực phẩm và dược phẩm do đặc tính kháng khuẩn và kháng nấm của chúng.

Trớ trêu thay, hóa chất đắng nhất thế giới lại là một este có tên denatonium benzoate (Bitrex) và được thêm vào các sản phẩm như dung dịch tẩy rửa, phân bón và thuốc nhuộm tóc để ngăn cản mọi người tiêu thụ nó.

Bên cạnh các sản phẩm chăm sóc cá nhân, một số este còn có công dụng làm thuốc. Aspirin, một loại thuốc chống viêm rất quan trọng, là một este có tên khoa học là axit acetylsalicylic và có nguồn gốc từ axit salicylic. Methylphenidate, còn được gọi là Ritalin, được sử dụng để điều trị rối loạn tăng động giảm chú ý. Một số loại thuốc có mùi vị khó chịu thường được chuyển hóa thành dạng ester để loại bỏ mùi vị khó chịu.

Este cũng quan trọng không kém về mặt sinh học, vì phosphoester tạo thành xương sống của axit nucleic (DNA và RNA), trong khi glyceride, phân tử lưu trữ chất béo ở động vật, là este của glycerol. Este tự nhiên cũng được tìm thấy trong pheromone. Về mặt công nghiệp, este có giá trị lớn do khả năng liên kết (polyester) và khả năng hoạt động như một dung môi hữu cơ rất hiệu quả. Polyesters là một số loại polyme hữu ích nhất mà con người biết đến và được sử dụng trong bao bì thực phẩm, quần áo, v.v.