ESTE

 

I – KHÁI NIỆM, DANH PHÁP

Tổng quát:

Ê Khi thay thế nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm OR’ thì được este.

 CTCT của este đơn chức: RCOOR’

R: gốc hiđrocacbon của axit hoặc H.

R’: gốc hiđrocacbon của ancol (R # H)

 CTCT chung của este no đơn chức:

 - C_nH_2n+1COOC_mH_2m+1 (n ≥ 0, m ≥ 1)

 - C_xH_2xO₂ (x ≥ 2)

 Tên gọi: Tên gốc hiđrocacbon của ancol + tên gốc axit.

- Tên gốc axit: Xuất phát từ tên của axit tương ứng, thay đuôi ic→at.

Thí dụ:

CH₃COOCH₂CH₂CH₃: propyl axetat

HCOOCH₃: metyl fomat

* Công thức tổng quát của este

ô Trường hợp đơn giản: là este không chứa nhóm chức nào khác, ta có các công thức như sau

- Tạo bởi axit cacboxylic đơn chức RCOOH và ancol đơn chức R'OH: RCOOR'.

- Tạo bởi axit cacboxylic đa chức R(COOH)_a và ancol đơn chức R'OH: R(COOR')_a.

- Tạo bởi axit cacboxylic đơn chức RCOOH và ancol đa chức R'(OH)_b: (RCOO)_bR'.

- Tạo bởi axit cacboxylic đa chức R(COOH)_a và ancol đa chức R'(OH)_b: R_b(COO)_abR'_a.

Trong đó, R và R' là gốc hiđrocacbon (no, không no hoặc thơm); trường hợp đặc biệt, R có thể là H (đó là este của axit fomic H-COOH).

ô Trường hợp phức tạp: là trường hợp este còn chứa nhóm OH (hiđroxi este) hoặc este còn chứa nhóm COOH (este - axit) hoặc các este vòng nội phân tử … Este trong trường hợp này sẽ phải xét cụ thể mà không thể có CTTQ chung được. Ví dụ với glixerol và axit axetic có thể có các hiđroxi este như HOC₃H₅(OOCCH₃)₂ hoặc (HO)₂C₃H₅OOCCH₃; hoặc với axit oxalic và metanol có thể có este - axit là HOOC-COOCH₃.

ô Công thức tổng quát dạng phân tử của este không chứa nhóm chức khác

       Nên sử dụng CTTQ dạng

(trong đó n là số cacbon trong phân tử este n ≥ 2, nguyên; D là tổng số liên kết p và số vòng trong phân tử  D ≥ 1, nguyên; a là số nhóm chức este a ≥ 1, nguyên), để viết phản ứng cháy hoặc thiết lập công thức theo phần trăm khối lượng của nguyên tố cụ thể.

II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Các este là chất lỏng hoặc chất rắn trong điều kiện thường, hầu như không tan trong nước.

- Có nhiệt độ sôi thấp hơn hẳn so với các axit đồng phân hoặc các ancol có cùng khối lượng mol phân tử hoặc có cùng số nguyên tử cacbon.

 

Thí dụ:

Nguyên nhân: Do giữa các phân tử este không tạo được liên kết hiđro với nhau và liên kết hiđro giữa các phân tử este với nước rất kém.

- Các este thường có mùi đặc trưng: isoamyl axetat có mùi chuối chín, etyl butirat và etyl propionat có mùi dứa; geranyl axetat có mùi hoa hồng…

 

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Phản ứng thủy phân

Tính chất hoá học quan trọng nhất của este là phản ứng thuỷ phân. Sơ đồ thuỷ phân este (về cơ bản, chưa xét các trường hợp đặc biệt) là :

                  

                   (este)                           (nước)                                     (axit)             (ancol)

Thuỷ phân chính là quá trình nghịch của của phản ứng este hoá.

       Phản ứng thuỷ phân có thể xảy ra trong môi trường axit hoặc môi trường bazơ.

- Phản ứng thuỷ phân trong môi trường kiềm được gọi là phản ứng xà phòng hoá.

Đặc điểm của phản ứng thuỷ phân este:

-  Phản ứng thuỷ phân este trong môi trường axit là phản ứng thuận nghịch. Sản phẩm của phản ứng trong điều kiện này luôn có axit cacboxylic. Để chuyển dịch cân bằng về phía tạo axit và ancol, ta dùng lượng dư nước. 

-   Phản ứng thuỷ phân este không những thuận nghịch mà còn rất chậm. Để tăng tốc độ phản ứng thuỷ phân ta đun nóng hỗn hợp phản ứng với với chất xúc tác axit (H₂SO₄, HCl…).

-   Phản ứng xà phòng hoá chỉ xảy ra một chiều, sản phẩm thu được luôn có muối của axit cacboxylic.

(este)           (kiềm)                                     (muối)             (ancol, phenol, anđehit …)

 

a.Thủy phân trong môi trường axit :tạo ra 2 lớp chất lỏng ,  là phản ứng thuận nghịch (2 chiều )

RCOOR^, + H₂O    RCOOH + R^,OH

b.Thủy phân trong môi trường bazơ ( Phản ứng xà phòng hóa ) : là phản ứng 1 chiều

RCOOR^,  + NaOH   RCOONa + R^,OH

* ESTE đốt cháy tạo thành CO₂ và H₂O .  ta suy ra este đó là este no đơn chức , hở (C_nH_2nO₂)

2. Phản ứng của gốc hiđrocacbon

Este không no (este của axit không no hoặc ancol không no) có khả năng tham gia phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp – đây là tính chất do liên kết  quy định (tương tự như hiđrocacbon tương ứng). Một số phản ứng thuộc loại này có ứng dụng quan trọng là :

-   Phản ứng chuyển hoá dầu (chất béo lỏng) thành mỡ (chất béo rắn)

       (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3H₂ (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅

                   (Triolein)                                                                                                         (Tristearin)

-   Phản ứng trùng hợp vinyl axetat thành poli(vinyl axetat)

-  Trùng hợp metyl metacrylat thành poli(metyl metacrylat) – thuỷ tinh hữu cơ plexiglas).

-   Phản ứng tráng gương  của este của axit fomic– (xem lại anđehit).

3. Phản ứng khử este bởi líti-nhôm hiđrua LiAlH₄ thành ancol bậc I

       RCOOR'RCH₂OH + R'OH

       (Chú ý: anhiđrit axit, halogenua axit cũng bị líti-nhôm hiđrua khử tương tự).

4. Một số phản ứng thuỷ phân đặc biệt của este

       Căn cứ vào sơ đồ phản ứng xà phòng hoá hay phản ứng thuỷ phân este ta có thể căn cứ vào sản phẩm tạo thành để suy đoán cấu tạo của este ban đầu.

       Không nhất thiết sản phẩm cuối cùng phải có ancol, tuỳ thuộc vào việc nhóm –OH đính vào gốc hiđrocacbon có cấu tạo như thế nào mà sẽ có các phản ứng tiếp theo xảy ra để có sản phẩm cuối cùng hoàn toàn khác nhau, hoặc nữa là do cấu tạo bất thường của este gây nên.

Một số trường hợp thuỷ phân đặc biệt của este (không chứa halogen) thường gặp trong bài toán định lượng là :

·    Este + NaOH  1 muối + 1 anđehit

Este đơn chức có gốc ancol dạng công thức R-CH=CH-

Thí dụ CH₃COOCH=CH-CH₃

·    Este + NaOH  1 muối + 1 xeton

Este đơn chức với dạng công thức R’ –COO –  C(R)=C(R”)R’’’

Thí dụ : CH₃-COO-C(CH₃)= CH₂ tạo axeton khi thuỷ phân.

·    Este + NaOH  1 muối + 1 ancol + H₂O

 

Este- axit : HOOC-R-COOR’

·    Este + NaOH  2 muối +  H₂O

Este của phenol:    C₆H₅OOC-R

·    Este + NaOH  1 muối +  anđehit + H₂O

Hiđroxi- este:  RCOOCH(OH)-R’

·    Este + NaOH  1 muối +  xeton  + H₂O

Hiđroxi- este:                     RCOOC(R)(OH)-R’

·    Este + NaOH  1 sản phẩm duy nhất

hoặc “m _RẮN = m_ESTE + m_NaOH”.

       Este vòng (được tạo bởi hiđroxi axit)             

                                                        

·    Este + NaOH  Có M_SP = M_Este + M_NaOH

Đây chính là este vòng  nhưng được nhìn dưới góc độ khác mà thôi

       Chú ý các kết luận in nghiêng ngay dưới mỗi trường hợp trên đây chỉ là một thí dụ đơn giản nhất, các em chỉ được vận dụng khi không có dấu hiệu cho phép xác định cụ thể số nhóm chức este trước đó.

IV. ĐIỀU CHẾ

1. Phương pháp chung: Bằng phản ứng este hoá giữa axit cacboxylic và ancol.

2. Phương pháp riêng: Điều chế este của anol không bền bằng phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol tương ứng.

V. ỨNG DỤNG

- Dùng làm dung môi để tách, chiết chất hữu cơ  (etyl axetat), pha sơn (butyl axetat),...

- Một số polime của este được dùng để sản xuất chất dẻo như poli(vinyl axetat), poli (metyl metacrylat),.. hoặc dùng làm keo dán.

- Một số este có mùi thơm, không độc, được dùng làm chất tạo hương trong công nghiệp thực phẩm (benzyl fomat, etyl fomat,..), mĩ phẩm (linalyl axetat, geranyl axetat,…),…