LÝ THUYẾT / HÓA HỌC / HÓA HỌC HỮU CƠ / CHƯƠNG 7: ESTE LIPIT

ESTE

I. KHÁI NIỆM - ĐỒNG PHÂN - DANH PHÁP

1. KHÁI NIỆM

Khi THAY THẾ nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm OR’ thì được ESTE.

VD: Cho axit axetic tác dụng với ancol etylic (xúc tác H₂SO_{4 đặc}, t⁰)

CH₃-COOH + C₂H₅-OH $\rightleftharpoons$ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

TỔNG QUÁT

R-COOH + R'-OH $\rightleftharpoons$ RCOOR' + H₂O

- 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)

2. ĐỒNG PHÂN

-Ứng với công thức C_nH_2nO₂ có thể có các loại đồng phân mạch hở sau:

+ Axit no, đơn chức, mạch hở (số đồng phân: 2^n-3 với n < hoặc = 5)

+ Este no, đơn chức, mạch hở (số đồng phân: 2^n-2 với n < hoặc = 4)

+ Andehit – ancol

+ Xeton – ancol

+ Andehit – ete

+ Xeton – ete

VD ứng với CTPT C₄H₈O₂ có các đồng phân este sau:

HCOOCH₂-CH₂-CH₃: n-propyl fomat

HCOOCH-(CH₃)₂: isopropyl fomat

CH₃COOC₂H₅: etyl axetat

C₂H₅COOCH₃: metyl propionat

3. DANH PHÁP

- 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.

HCOO- : Fomat

CH₃COO- : Axetat

CH₃-CH₂COO- : Propionat

CH₂=CHCOO- : Acrylat

CH₂=C(CH₃)COO-: Metacrylat

C₆H₅COO- : Benzoat

VD. CH₃COOCH₂CH₂CH₃: propyl axetat

HCOOCH₃: metyl fomat

Tên GỐC HIDROCACBON

CH₃ – : Metyl

C₂H₅ – : Etyl

CH₃-CH₂-CH₂ – : Propyl

(CH₃)₂CH- : Isopropyl

C₆H₅– : Phenyl

C₆H₅CH₂– : Benzyl

CH₂=CH- : Vinyl

CH₂=CH-CH₂– : Anlyl

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Các este là chất LỎNG hoặc chất RẮN trong điều kiện THƯỜNG,Ít tan hoặc 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.

CH₃CH₂CH₂COOH

(M = 88) =163,5⁰C

Tan nhiều trong nước

CH₃[CH₂]₃CH₂OH

(M = 88), = 132⁰C

Tan ít trong nước

CH₃COOC₂H₅

(M = 88), = 77⁰C

Không tan trong nước

* NGUYÊN NHÂN

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 THUỶ PHÂN

- Phản ứng thực hiện trong môi trường axit loãng và được đun nóng

RCOOR’ + H₂O $\rightleftharpoons$ RCOOH+ R’OH

Este + nước $\rightleftharpoons$ axit cacboxylic + ancol

* Lưu ý: Muốn tăng hiệu suất của phản ứng thủy phân este phải dùng dư nước và sử dụng chất xúc tác axit, đun nóng hỗn hợp phản ứng.

- Phản ứng xà phòng hóa

RCOOR’ + NaOH → RCOONa+ R’OH

Este + dung dịch bazơ → muối + ancol

VD: CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH

2. PHẢN ỨNG 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 $π$ 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)

Phản ứng trùng hợp Vinyl axetat | vinyl axetat ra poli vinyl axetat | CH3COOCH=CH2 ra [-CH(OOCCH3)-CH2-]n

- 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

CHÚ Ý: Anhiđrit axit, Halogenua axit cũng bị líti - nhôm hiđrua khử tương tự.

4. MỘT SỔ PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ĐẶC BIỆT

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-

RCOOCH=CH₂ + NaOH → RCOONa + CH₃CHO

VD CH₃COOCH=CH-CH₃

Este + NaOH →1 muối + 1 xeton

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

RCOOC(CH₃)=CH₂ + NaOH → RCOONa + CH₃COCH₃

VD 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

RCOOC₆H₅ + 2NaOH → RCOONa + C₆H₅ONa + 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’

(Tham khảo các trường hợp Ancol không bền)

III.ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1. ỨNG DỤNG

Các este có ứng dụng rộng rãi trong đời sống.

- Làm dung môi.

VD: butyl và amyl axetat được dùng để pha sơn tổng hợp.

- Sản xuất nhiều chất quan trọng như:

poli(metyl acrylat) 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 là chất hóa dẻo, dược phẩm…

- Một số este có mùi thơm hoa quả được dùng trong công nghiệp thực phẩm và mĩ phẩm…

VD. Isoamyl axetat: CH₃COOCH₂CH₂(CH₃)₂: mùi chuối, dùng trong thực phẩm

Geranyl axetat: CH₃COOC₁₀H₁₇: mùi hoa hồng, dùng trong mĩ phẩm…

2. ĐIỀU CHẾ

- Thực hiện phản ứng este hóa giữa ancol và axit

Điều kiện phản ứng: H₂SO₄ đặc và đun nóng

Vai trò H₂SO₄ đặc là xúc tác của phản ứng và làm nhiệm vụ hút nước.

- Thực hiện phản ứng cộng giữa axit và hiđrocacbon không no

RCOOH + C₂H₂ → RCOOCH = CH₂

- Thực hiện phản ứng giữa muối Na của axit và dẫn xuất halogen

RCOONa + R’X → RCOOR’ + NaX (xt, t⁰)

- Thực hiện phản ứng giữa phenol và anhidrit axit

(RCO)₂O + C₆H₅OH → RCOOC₆H₅ + RCOOH