Dâu Tây Thối
Thối --- Nhất
Chuyên đề este
I – KHÁI NIỆM VỀ ESTE VÀ DẪN XUẤT KHÁC CỦA AXIT CACBOXYLIC
1. Cấu tạo phân tử este
- Este là dẫn xuất của axit cacboxylic. Khi thay thế nhóm hiđroxyl (–OH) ở nhóm cacboxyl (–COOH) của axit cacboxylic bằng nhóm –OR’ thì được este. Este đơn giản có công thức cấu tạo: RCOOR’ với R, R’ là gốc hiđrocacbon no, không no hoặc thơm (trừ trường hợp este của axit fomic có R là H)
- Một vài dẫn xuất khác của axit cacboxylic có công thức cấu tạo như sau:
Halogenua........................ axit Amit................. Este ........................................ Anhiđrit axit
2. Cách gọi tên este
Tên gốc hiđrocacbon R’ + tên anion gốc axit (thay đuôi ic = at)
3. Tính chất vật lí 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. Ví dụ HCOOCH3 (ts = 30oC); CH3CH2OH (ts = 78oC); CH3COOH (ts = 118oC)
- Thường là chất lỏng, nhẹ hơn nước, dễ bay hơi, rất ít tan trong nước, có khả năng hòa tan nhiều chất hữu cơ khác nhau. Các 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 như isoamyl 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 bazơ. Phản ứng thủy phân trong môi trường axit là phản ứng nghịch của phản ứng este hóa:
-Phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều và còn được gọi là phản ứng xà phòng hóa:
b) Phản ứng khử:
- Este bị khử bởi liti nhôm hiđrua LiAlH4, khi đó nhóm R – CO – (gọi là nhóm axyl) trở thành ancol bậc I:
2. Phản ứng ở gốc hiđrocacbon không no
a) Phản ứng cộng:
b) Phản ứng trùng hợp:
III – ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. Điều chế
a) Phản ứng giữa axit và ancol (Este của ancol):
- Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch xảy ra chậm ở điều kiện thường:
- Để nâng cao hiệu suất của phản ứng có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ các sản phẩm. Axit sunfuric đặc vừa làm xúc tác vừa có tác dụng hút nước.
b) Phản ứng giữa anhiđrit axit và ancol:
c) Phản ứng giữa axit và ankin:
d) Phản ứng giữa phenol và anhiđrit axit hoặc clorua axit ( Este của phenol):
Anhiđrit axetic .................................................. ....... Phenyl axetat
2. Ứng dụng
- Làm dung môi (butyl và amyl axetat được dùng để pha sơn tổng hợp)
- Poli(metyl acrylat), 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 có mùi thơm của hoa quả được dùng trong công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải khát) và mỹ phẩm (xà phòng, nước hoa…)
Một Số Lưu ý Khi Giải Bài Tập
Trong hóa học, este là hợp chất hữu cơ có nhóm hữu cơ (có ký hiệu R' trong bài này) thay vì một nguyên tử hiđrô trở lên trong axít ôxy. Phân tử axít ôxy có một nhóm chức –OH, từ đó hiđrô (H) có thể phân tích ra thành ion H+.
Trước đây người ta định nghĩa este là sản phẩm của phản ứng loại nước giữa rượu và axit. Định nghĩa đó bị hạn chế vì có nhiều este được tạo thành từ các loại phản ứng khác. Theo định nghĩa chính xác hơn thì este là sản phẩm thay thế các nguyên tử hiđrô trong phân tử axít bằng các gốc hydrocarbon.
Gọi tên
Tên gốc axit (at) + tên gốc rượu (yl)
Nếu rượu có tên riêng thì không cần biến đổi đuôi.
Phân loại
Có bốn loại este:
1. Este của axít đơn chức và rượu đơn chức.
2. Este của axít đa chức và rượu đơn chức. Loại này lại có thể chia thành các nhóm: este trung hòa và este axít.
3. Este của axít đơn chức và rượu đa chức.
4. Este của axít đa chức và rượu đa chức(ít gặp)
Tính chất vật lí
Este của các rượu đơn chức và axít đơn chức (với số nguyên tử cacbon không lớn lắm) thường là các chất lỏng, dễ bay hơi, có mùi thơm dễ chịu của các loại hoa quả khác nhau.
Nhiệt độ sôi của este so với axít có cùng công thức phân tử thấp hơn rất nhiều vì không có sự tạo thành liên kết hiđrô. Các este thấp (có khối lượng phân tử < 100) tan tốt trong nước, mạch cacbon càng dài, càng ít tan. gẻt
Tính chất hoá học
Các este có một số tính chất chung như:
1. Thủy phân trong môi trường axít (phản ứng thuận nghịch):
RCOOR′ + H2O (H+) ↔ RCOOH + R′OH
2. Thuỷ phân trong môi trường kiềm hay còn gọi là phản ứng xà phòng hóa.
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Một số tính chất riêng:
1. Este của axít fomic: HCOOR có tính chất của một anđêhít.
2. Este của phenol bị thuỷ phân trong môi trường kiềm không tạo ra rượu. Ví dụ:
CH3COOC6H5 + 2 NaOH → CH3COONa + C6H5ONa + H2O
3. Este của các rượu không bền thuỷ phân tạo ra anđêhít hoặc xeton. Ví dụ:
CH3COOCH=CH2 + H2O → CH3COOH + CH3CHO
4. Este không no có phản ứng cộng và trùng hợp như hiđrôcacbon không no. Ví dụ phản ứng điều chế thuỷ tinh hữu cơ:
n CH2=C(CH3)–COOCH3 → Plexiglas
Đây là phản ứng trùng hợp với điều kiện về nhiệt độ, xúc tác thích hợp cùng áp suất cao.
Phương pháp điều chế
Có thể điều chế bằng phản ứng của rượu đơn chức hoặc đa chức với axít đơn hoặc đa chức. Ngoài ra còn có thể dùng axít tác dụng với ankin hoặc cũng có thể cho phenol cộng với anhiđit axít.
Phản ứng tạo este được gọi là phản ứng este hóa. Ví dụ:
C2H5OH + CH3COOH <=> CH3COOC2H5
C2H5OH + HCl -> C2H5Cl
I – KHÁI NIỆM VỀ ESTE VÀ DẪN XUẤT KHÁC CỦA AXIT CACBOXYLIC
1. Cấu tạo phân tử este
- Este là dẫn xuất của axit cacboxylic. Khi thay thế nhóm hiđroxyl (–OH) ở nhóm cacboxyl (–COOH) của axit cacboxylic bằng nhóm –OR’ thì được este. Este đơn giản có công thức cấu tạo: RCOOR’ với R, R’ là gốc hiđrocacbon no, không no hoặc thơm (trừ trường hợp este của axit fomic có R là H)
- Một vài dẫn xuất khác của axit cacboxylic có công thức cấu tạo như sau:
Halogenua........................ axit Amit................. Este ........................................ Anhiđrit axit
2. Cách gọi tên este
Tên gốc hiđrocacbon R’ + tên anion gốc axit (thay đuôi ic = at)
3. Tính chất vật lí 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. Ví dụ HCOOCH3 (ts = 30oC); CH3CH2OH (ts = 78oC); CH3COOH (ts = 118oC)
- Thường là chất lỏng, nhẹ hơn nước, dễ bay hơi, rất ít tan trong nước, có khả năng hòa tan nhiều chất hữu cơ khác nhau. Các 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 như isoamyl 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 bazơ. Phản ứng thủy phân trong môi trường axit là phản ứng nghịch của phản ứng este hóa:
-Phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều và còn được gọi là phản ứng xà phòng hóa:
b) Phản ứng khử:
- Este bị khử bởi liti nhôm hiđrua LiAlH4, khi đó nhóm R – CO – (gọi là nhóm axyl) trở thành ancol bậc I:
2. Phản ứng ở gốc hiđrocacbon không no
a) Phản ứng cộng:
b) Phản ứng trùng hợp:
III – ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. Điều chế
a) Phản ứng giữa axit và ancol (Este của ancol):
- Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch xảy ra chậm ở điều kiện thường:
- Để nâng cao hiệu suất của phản ứng có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ các sản phẩm. Axit sunfuric đặc vừa làm xúc tác vừa có tác dụng hút nước.
b) Phản ứng giữa anhiđrit axit và ancol:
c) Phản ứng giữa axit và ankin:
d) Phản ứng giữa phenol và anhiđrit axit hoặc clorua axit ( Este của phenol):
Anhiđrit axetic .................................................. ....... Phenyl axetat
2. Ứng dụng
- Làm dung môi (butyl và amyl axetat được dùng để pha sơn tổng hợp)
- Poli(metyl acrylat), 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 có mùi thơm của hoa quả được dùng trong công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải khát) và mỹ phẩm (xà phòng, nước hoa…)
Một Số Lưu ý Khi Giải Bài Tập
- Công thức tổng quát của este: CnH2n + 2 – 2k – 2xO2x( k là số liên kết π + v trong gốc hiđrocacbon và x là số nhóm chức)
- Este no đơn chức: CnH2nO2 (n ≥ 2) đốt cháy cho nCO2 = nH2O
- Este tạo bởi axit đơn chức và ancol đơn chức: RCOOR’
- Este tạo bởi axit đơn chức và ancol đa chức: (RCOO)nR’ (n ≥ 2)
- Este tạo bởi axit đa chức và ancol đơn chức: R(COOR’)n (n ≥ 2)
- Este tạo bởi axit đa chức và ancol đa chức: Rn(COO)mnR’m ; khi m = n thành R(COO)nR’
este vòng
- Este nội phân tử: R(COO)n (n ≥ 1) ; khi thủy phân cho một sản phẩm duy nhất
- Khi R là H thì este có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc do có nhóm chức anđehit
- Sử dụng các công thức trung bình:
R’, COO
;
COO
.....
- Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng:
+ 1 mol RCOOH
mol RCOOC2H5
∆m = 29 – 1 = 28 gam
+ 1 mol C2H5OH
mol RCOOC2H5
∆m = (R + 27) gam
+ 1 mol RCOOR’
mol RCOONa
∆m = |R’ – 23| gam
+ 1 mol RCOOR’
mol R’OH
∆m = (R + 27) gam
- Bài tập về phản ứng xà phòng hóa cần chú ý:
+ Nếu nNaOH = neste
.gifeste đơn chức
+ Nếu nNaOH = x.neste
e x chức
+ Nếu este đơn chức có dạng RCOOC6H5 thì phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 2
2 muối và nước
+ Xà phòng hóa 1 este
1 muối và 1 ancol có số mol = nhau = n este và nNaOH = 2n este
CT của este là R(COO)2R’
+ Phản ứng xong cô cạn được chất rắn thì phải chú ý đến lượng NaOH còn dư hay không
- Một số phản ứng cần lưu ý:
+ RCOOC6H5 + 2NaOH
RCOONa + C6H5ONa + H2O
+ RCOOCH2CH2Cl + 2NaOH
RCOONa + NaCl + C2H4(OH)2
- Este no đơn chức: CnH2nO2 (n ≥ 2) đốt cháy cho nCO2 = nH2O
- Este tạo bởi axit đơn chức và ancol đơn chức: RCOOR’
- Este tạo bởi axit đơn chức và ancol đa chức: (RCOO)nR’ (n ≥ 2)
- Este tạo bởi axit đa chức và ancol đơn chức: R(COOR’)n (n ≥ 2)
- Este tạo bởi axit đa chức và ancol đa chức: Rn(COO)mnR’m ; khi m = n thành R(COO)nR’
- Este nội phân tử: R(COO)n (n ≥ 1) ; khi thủy phân cho một sản phẩm duy nhất
- Khi R là H thì este có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc do có nhóm chức anđehit
- Sử dụng các công thức trung bình:
- Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng:
+ 1 mol RCOOH
+ 1 mol C2H5OH
+ 1 mol RCOOR’
+ 1 mol RCOOR’
- Bài tập về phản ứng xà phòng hóa cần chú ý:
+ Nếu nNaOH = neste
+ Nếu nNaOH = x.neste
+ Nếu este đơn chức có dạng RCOOC6H5 thì phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 2
+ Xà phòng hóa 1 este
+ Phản ứng xong cô cạn được chất rắn thì phải chú ý đến lượng NaOH còn dư hay không
- Một số phản ứng cần lưu ý:
+ RCOOC6H5 + 2NaOH
+ RCOOCH2CH2Cl + 2NaOH
Trong hóa học, este là hợp chất hữu cơ có nhóm hữu cơ (có ký hiệu R' trong bài này) thay vì một nguyên tử hiđrô trở lên trong axít ôxy. Phân tử axít ôxy có một nhóm chức –OH, từ đó hiđrô (H) có thể phân tích ra thành ion H+.
Trước đây người ta định nghĩa este là sản phẩm của phản ứng loại nước giữa rượu và axit. Định nghĩa đó bị hạn chế vì có nhiều este được tạo thành từ các loại phản ứng khác. Theo định nghĩa chính xác hơn thì este là sản phẩm thay thế các nguyên tử hiđrô trong phân tử axít bằng các gốc hydrocarbon.
Gọi tên
Tên gốc axit (at) + tên gốc rượu (yl)
Nếu rượu có tên riêng thì không cần biến đổi đuôi.
Phân loại
Có bốn loại este:
1. Este của axít đơn chức và rượu đơn chức.
2. Este của axít đa chức và rượu đơn chức. Loại này lại có thể chia thành các nhóm: este trung hòa và este axít.
3. Este của axít đơn chức và rượu đa chức.
4. Este của axít đa chức và rượu đa chức(ít gặp)
Tính chất vật lí
Este của các rượu đơn chức và axít đơn chức (với số nguyên tử cacbon không lớn lắm) thường là các chất lỏng, dễ bay hơi, có mùi thơm dễ chịu của các loại hoa quả khác nhau.
Nhiệt độ sôi của este so với axít có cùng công thức phân tử thấp hơn rất nhiều vì không có sự tạo thành liên kết hiđrô. Các este thấp (có khối lượng phân tử < 100) tan tốt trong nước, mạch cacbon càng dài, càng ít tan. gẻt
Tính chất hoá học
Các este có một số tính chất chung như:
1. Thủy phân trong môi trường axít (phản ứng thuận nghịch):
RCOOR′ + H2O (H+) ↔ RCOOH + R′OH
2. Thuỷ phân trong môi trường kiềm hay còn gọi là phản ứng xà phòng hóa.
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Một số tính chất riêng:
1. Este của axít fomic: HCOOR có tính chất của một anđêhít.
2. Este của phenol bị thuỷ phân trong môi trường kiềm không tạo ra rượu. Ví dụ:
CH3COOC6H5 + 2 NaOH → CH3COONa + C6H5ONa + H2O
3. Este của các rượu không bền thuỷ phân tạo ra anđêhít hoặc xeton. Ví dụ:
CH3COOCH=CH2 + H2O → CH3COOH + CH3CHO
4. Este không no có phản ứng cộng và trùng hợp như hiđrôcacbon không no. Ví dụ phản ứng điều chế thuỷ tinh hữu cơ:
n CH2=C(CH3)–COOCH3 → Plexiglas
Đây là phản ứng trùng hợp với điều kiện về nhiệt độ, xúc tác thích hợp cùng áp suất cao.
Phương pháp điều chế
Có thể điều chế bằng phản ứng của rượu đơn chức hoặc đa chức với axít đơn hoặc đa chức. Ngoài ra còn có thể dùng axít tác dụng với ankin hoặc cũng có thể cho phenol cộng với anhiđit axít.
Phản ứng tạo este được gọi là phản ứng este hóa. Ví dụ:
C2H5OH + CH3COOH <=> CH3COOC2H5
C2H5OH + HCl -> C2H5Cl