Estery  karboxylových kyselin   

Odvozují se náhradou skupiny –OH v karboxylové skupině skupinou –OR (uhlovodíkový zbytek alkoholu):

 Estery jsou významnou skupinou přírodních látek, vyskytují se například v tucích a olejích. Připravují se tzv. esterifikací. Nejběžnějšími estery jsou estery karboxylových kyselin, mohou ale být odvozeny i od anorganických kyselin Nižší mají charakteristickou aromatickou vůni, jsou součástí přírodních esencí. Estery vyšších mastných kyselin tvoří vosky, tuky a oleje.

Názvosloví

Systematický název: předponu tvoří název uhlovodíkového zbytku původního alkoholu, základ je odvozen od systematického názvu kyseliny a koncovka je “oát” Při použití názvu triviální kyseliny je zakončení “át” - př. formiát (od kyseliny mravenčí - z lat. acidum formicum).

Opisný název: název alkoholového zbytku a slova ester, přidává se název kyseliny v druhém pádu.

Tab. 1: Příklady názvů esterů

Vlastnosti esterů karboxylových kyselin

Estery jsou kapalné, ale i pevné látky. Rozpustnost ve vodě je velmi malá a s délkou řetězce klesá. Teplota varu je nižší  než u karboxylových kyselin, protože nemohou tvořit vodíkové můstky, které by zvyšovaly teplotu varu.  Nižší estery se rychle vypařují, mají charkteristickou, příjemnou vůni, jsou obsaženy v parfémech a esencích.

Reakce esterů

Hydrolýza esterů patří mezi průmyslově významné rekce, využívá se jí například při výrobě mýdel.Využívá se kyselá i zásaditá hydrolýza.

Kyselou hydrolýzou vzniká alkohol a karboxylová kyselina.  

R¹COOR²  +  H₂O  ⇆     R¹COOH  +  R²OH

 Produktem alkalické hydrolýzy esterů jsou alkoholy a soli karboxylových kyselin. Při alkalické hydrolýze tuků vzniká mýdlo a glycerol.

  R¹COOR²  +  MOH  ⇆     R¹COOM  +  R²OH

Příprava esterů karboxylových kyselin

  Přímá esterifikace probíhá pouze v kyselém prostředí, proto se tato reakce provádí za přídavku silné anorganické kyseliny, buď za přítomnosti  kyseliny sírové nebo za probublávání plynného chlorovodíku. Esterifikace je rovnovážná reakce; její výtěžek lze ovlivnit odstraňováním některého z reakčních produktů. Pokud je reakce katalyzována kyselinou sírovou, váže zároveň vznikající vodu:

R¹COOH  + R²OH  ⇆ R¹COOR² + H₂O

  Primární alkoholy tvoří estery snadněji než alkoholy sekundární. Estery terciálních alkoholů se tímto způsobem nepřipravují. Pro jejich syntézu se používá na místo karboxylové kyseliny příslušný acylchlorid. Vedlejším produktem  reakce je chlorovodík.

Nepřímá esterifikace vychází z funkčních derivátů příslušné karboxylové kyseliny (halogenidy, anhydridy) a alkoholu:

R¹COCl  + R²OH  ⇆ R¹COOR² + HCl

Reesterifikace  je katalyzovaná silnou anorganickou kyselinou, na estery se působí jiným alkoholem:

CH₃COOR² + R³OH   ⇆   CH₃COOR³  + R²OH

Speciální postupy

Tiščenkova rekce je katalytická disproporcionační reakce aldehydů, kteří mají na α - uhlíku vodík. Jako katalyzátor se používá odpovídající alkoholát hlinitý a reakce se provádí v bezvodém prostředí:

2 CH₃CH=O ⇆   CH₃COOCH₂CH₃    kat. ethanolát hlinitý (CH₃CO)₃Al

acetaldehyd      ethylacetát         

Poznámka: Bez použití alkoholátu hlinitého by došlo k aldolizaci. Pokud by nebyl přítomen na α - uhlíku vodík, probíhala by Cannizzarova reakce.

Adiční reakce - např. významný výrobní postup využívá katalytické adice kyseliny octové na acetylen:

  CH₃COOH +  CH≡CH  ⇆   CH₃COOCH = CH₂   teplota 70°C,  kat. soli Hg²⁺

kyselina octová   ethyn           vinylacetát

Polyestery se vyrábějí z vícesytných  alkoholů (glykol, glycerol) a dikarboxylových kyselin (kyselina maleinová, ftalová, tereftalová):

Schéma 2: Vznik polyesteru - poly(ethylen-tereftalát) (1)

Zástupci

Estery nižších mastných kyselin příjemně voní po ovoci nebo květech a používají se k aromatizaci potravin, nápojů, kosmetických přípravků (ethylformiát – rumová esence, methylbutyrát – ananasová esence,..).

                                  Tab. 1: Přehled esterů s charakteristickými vůněmi (4)

                                                                             * v různých zdrojích uváděno různě

 Ehyl-acetát je významné rozpouštědlo ( vůně “odlakovače“).

Estery vyšších mastných kyselin a glycerolu jsou tuky a oleje, estery vyšších mastných kyselin a vyšších mastných alkoholů jsou vosky, obě skupiny látek patří mezi tzv. lipidy.

Estery kyseliny akrylové a metakrylové se používají na výrobu plastů – polyakrylátů (Plexisklo).

Estery ftalové kyseliny slouží jako změkčovadla plastů. Estery kyseliny tereftalové jsou podstatou nejvýznamnější syntetických vláken.

Významné jsou i některé estery anorganických látek: nitráty (výbušniny, laky, plasty), sulfáty (tenzidy), estery kyseliny fosforečné jsou obsaženy v nukleových kyselinách.

Trinitrát glycerolu, tzv. "nitroglycerin" se připravuje působením nitrační směsi na glycerol. Používá se jako  výbušnina (hlavní součást dynamitu), k zlepšení prokrvení – angina pectoris a snížení krevního tlaku.

Schéma 3: Vznik trinitrátu glycerolu

 

Zdroje

1. HUSÁREK, Josef. Wikipedia.cz [online]. [cit. 14.7.2014]. Dostupné z: http://ucitelchemie.upol.cz/materialy/studijni_texty/vyukova_temata/plasty.ppt
2. VÍCHA, Robert. WIKI.MEDIK.CZ. [online]. [cit. 29.10.2014]. Dostupné z: http://www.chemie.utb.cz/rvicha/SOC/supportfiles/DOCS/karb_kyseliny_fc_der.doc
3.  Wikipedia.cz [online]. [cit. 29.10.2014]. Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Estery
4. Wikipedia.cz [online]. [cit. 29.10.2014]. Dostupné z: http://fch.upol.cz/skripta/zfcm/ester/ester_teorie.htm
5. Wikipedia.cz [online]. [cit. 29.10.2014]. Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/PET_l%C3%A1hev
6. JANECZKOVÁ, Anna a Pavel KLOUDA. Organická chemie. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 1998, ISBN 80-902155-6-4/9802.

Obrázky

• Obr. 1: LON, J.P. WIKIMEDIA.ORG/. Savon de Marseille [online]. [cit. 14.11. 2014]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Savon_de_Marseille.jpg
• Obr. 2: BODENSEEMANN. COMMONS.WIKIMEDIA.ORG. [online]. 5.6.2006 [cit. 29.10.2014]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PET-Einwegflasche_REAL.png
• Obr. 3: Autor neznámý. Vjačeslav Jevgenějevič Tiščenko [online]. [cit. 26.12. 2014]. Dostupné z: http://canov.jergym.cz/mechanic/pravidl2/tis/tis.html