Este là hợp chất hữu cơ có mùi thơm dễ chịu được hình thành do phản ứng 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, polyeste, thuốc. Dưới đây là bài viết tham khảo về Este là gì? Công thức Este? Tính chất hoá học và ứng dụng?
Mục lục bài viết
1. Este là gì?
Ester là một loại hợp chất hữu cơ quan trọng trong hóa học. Chúng được tạo thành bởi phản ứng giữa một axit (thường là một axit hữu cơ) và một cồn (thường là một rượu). Phản ứng tạo ester được gọi là phản ứng este hóa. Cấu trúc chung của một ester là:
R-COO-R’
Trong đó, R và R’ đại diện cho các nhóm hữu cơ khác nhau, và COO biểu thị liên kết este giữa nhóm cacbon và oxy. Các este thường có mùi thơm và được tìm thấy trong nhiều loại hoa quả và hoa, và chúng là thành phần quan trọng của nhiều dầu thơm và hương liệu tự nhiên.
Este có nhiều ứng dụng quan trọng, chẳng hạn như trong công nghiệp hương liệu, dược phẩm, và trong sản xuất các loại nhựa tổng hợp. Este cũng là một thành phần chính của các loại chất tạo màu tổng hợp và dầu thơm.
Một số ví dụ về este bao gồm:
- Etyl acetate: Một este có mùi thơm, thường được sử dụng làm dung môi trong sơn và mực in.
- Methyl salicylate: Một este có mùi thơm của cây tía, thường được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da và chất kháng vi khuẩn.
- Ethyl butyrate: Một este mang mùi của cây lựu, thường tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và đồ uống.
2. Sự hình thành của Este:
Este thường được tạo thành do 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 liên kết của hai chất phản ứng để tạo thành một 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) là phân tử nhỏ hơn bị loại bỏ.
R’OH + RCOOH ⇌ RCOOR′ + H 2 O
Tuy nhiên, rượu hữu cơ và axit cacboxylic không phản ứng dễ dàng và khi chúng xảy ra, phản ứng rất thuận nghịch. Do đó, một chất xúc tác axit, chẳng hạn như axit sunfuric, thường được thêm vào hỗn hợp chất phản ứng (Fischer ester hóa).
Chất xúc tác phục vụ hai mục đích—tăng tốc độ phản ứng (giống như bất kỳ chất xúc tác nào khác) và hoạt động như một chất khử nước. Axit sunfuric tiêu thụ phân tử nước bị loại bỏ và ngăn chặn quá trình thủy phân của este mới hình thành. Điều này buộc cân bằng phản ứng sang phải và dẫn đến sản lượng sản phẩm lớn hơn. Ngoài ra, quá trình este hóa được thực hiện ở nhiệt độ gần điểm 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 hợp nhất hai phân tử axit cacboxylic thông qua xử lý với diazomethane hoặc epoxit, phản ứng với acyl clorua (RCOCl) hoặc anhydrit axit (R(CO)O(CO)R’) với rượu hoặc anken ( C n H 2n ) với các cacbonyl kim loại , v.v. Một este cũng có thể được tạo ra từ một este khác bằng cách sử dụng quá trình chuyển hóa.
3. Quy ước đặt tên:
Như đã thấy trước đó, 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 vậy, axit -ic được thay thế bằng -ate .
Ví dụ: Etyl axetat lấy tên từ nhóm alkyl etyl (C 2 H 5 ) của etanol gốc, trong khi axetat thu được bằng cách thay thế axit -ic của axit axetic gốc bằng -ate .
4. Tính chất vật lý & hóa học của este:
4.1. Tính chất vật lý của este:
Các tính chất vật lý & hóa học của este bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của nhóm cacbonyl (C=O) và độ dài của chuỗi hydrocacbon (R & R’) ở hai bên của nhóm cacbonyl; chúng khác rất nhiều so với rượu mẹ và axit cacboxylic do thiếu nhóm hydroxyl (-OH).
· Đặc điểm đáng chú ý nhất của este là mùi của chúng. Các este đơn giản là các hợp chất trung tính có mùi ngọt dễ chịu (mùi trái cây).
· Các este này có xu hướng là chất lỏng không màu với điểm sôi thấp hơn nhiều so với các axit cacboxylic có khối lượng phân tử tương tự; làm cho chúng trở thành một nhóm các hợp chất dễ bay hơi.
· Chúng ít tan trong nước nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ
Trong khi nhóm cacbonyl tạo ra một số cực cho este, thì chuỗi hydrocacbon xung quanh không phân cực về bản chất và khiến chúng chỉ hòa tan một chút trong nước. Chuỗi carbon và hydro cũng ảnh hưởng đến trạng thái vật lý của este; những 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 của sự vật, este không màu và có mùi khá trái cây.
Mục đích: Khảo sát tính chất vật lí của etyl ethanoat.
Vật liệu: Etyl ethanoate, nước cất, acetone, rượu mạnh methyl hóa.
Dụng cụ: Ống nghiệm, ống nhỏ giọt, que thủy tinh, lọ đựng mẫu.
Thủ tục:
– Khoảng 2 cm 3 etyl ethanoate được đổ vào ống nghiệm. Mùi của este được ghi nhận.
– Khoảng 5 cm 3 nước cất được thêm vào este và hỗn hợp này được lắc kỹ. Độ tan của este trong nước được ghi nhận.
– Các bước 1 đến 2 được lặp lại liên tiếp bằng cách sử dụng axeton và rượu mạnh metyl hóa để thay thế nước cất.
Quan sát:
– Ethyl ethanoate có mùi trái cây.
– độ hòa tan:
dung môi | Quan sát |
Nước |
|
axeton |
|
Rượu đã methyl hóa |
|
Kết luận: Etyl 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.
4.2. Tính chất hóa học của Este:
Các este có một số tính chất hóa học quan trọng, bao gồm:
- Mùi và hương vị: Các este thường có mùi thơm và hương vị đặc trưng. Chúng thường được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm, đồ uống, và sản phẩm thơm dùng làm hương liệu tự nhiên.
- Liên kết este: Liên kết este trong các phân tử este có tính chất mạnh, và chúng có khả năng tham gia vào các phản ứng kháng kiềm (phản ứng este hóa), trong đó liên kết este bị phá vỡ và được thay thế bằng liên kết với một nhóm hydroxide (OH) hoặc một ion kiềm.
- Tính ổn định nhiệt động học: Các este thường có tính chất bền về mặt nhiệt động học ở nhiệt độ phòng và không dễ bị phân tách hoặc phân huỷ. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao hoặc trong điều kiện phản ứng phù hợp, các este có thể bị thủy phân thành rượu và axit tương ứng.
- Tương tác với kiềm: Các este thường phản ứng với kiềm, tạo thành sản phẩm là rượu và muối kiềm. Đây là một ví dụ về phản ứng este hóa ngược lại.
- Hợp phản ứng: Các este có thể tham gia vào các phản ứng với các hợp chất hóa học khác để tạo ra sản phẩm mới. Chẳng hạn, este có thể tham gia vào phản ứng thủy phân (saponification) với kiềm để tạo ra xà phòng và cồn.
- Tương tác với axit: Este có thể phản ứng với axit để tạo ra rượu và axit tương ứng.
- Dung môi: Một số este có tính chất dung môi tốt và được sử dụng trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp như dung môi hòa tan các hợp chất hữu cơ khác.
Tính chất hóa học của một este cụ thể có thể thay đổi dựa trên cấu trúc của nó và các điều kiện phản ứng tương ứng.
5. Công dụng của este:
Đương nhiên, este chịu trách nhiệm về mùi và vị cụ thể của một số loại trái cây và đồ uống có cồn. Mùi trái cây đặc trưng của este đã được đưa vào 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 -hydroxy ben zoic (paraben) được sử dụng rộng rãi làm chất bảo quản thực phẩm và dược phẩm nhờ đặc tính kháng khuẩn và chống nấm của chúng.
Trớ trêu thay, hóa chất có vị đắng nhất thế giới lại là một este có tên là 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 chúng.
Bên cạnh các sản phẩm chăm sóc cá nhân, một số este cũng có công dụng chữa bệnh. 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 chứng tăng động giảm chú ý. Một số loại thuốc có vị khó chịu thường được chuyển đổi thành dạng este của chúng để loại bỏ mùi vị khó chịu.
Este cũng quan trọng không kém về mặt sinh học, vì phosphoester là xương sống của axit nucleic ( DNA & RNA), trong khi glyceride—phân tử dự 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 nhờ khả năng lồng vào nhau (polyester) và khả năng hoạt động như một dung môi hữu cơ rất hiệu quả. Polyeste là một số polyme hữu ích nhất mà con người biết đến và được ứng dụng trong bao bì thực phẩm, quần áo, v.v.
6. Vai trò và các ứng dụng của Ester:
Ứng dụng của các este có vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh của cuộc sống hàng ngày và trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Dưới đây là một số vai trò quan trọng của các ứng dụng của este:
- Hương liệu tự nhiên: Các este thường có mùi thơm và hương vị đặc trưng, và chúng là thành phần quan trọng của nhiều loại thực phẩm, đồ uống và sản phẩm hương liệu tự nhiên.
- Hóa mỹ phẩm: Este thường được sử dụng trong sản xuất mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc da, và hương liệu để tạo mùi thơm và kết cấu thích hợp.
- Sản xuất nhựa tổng hợp: Este có vai trò quan trọng trong việc sản xuất nhựa tổng hợp, như polyethylene terephthalate (PET), một loại nhựa sử dụng trong các sản phẩm như chai nước đựng thực phẩm và áo đứng, và polycarbonate, một loại nhựa trong sản xuất ống kính và tấm đèn chiếu sáng.
- Hóa chất hữu cơ: Este được sử dụng làm dung môi trong nhiều phản ứng hóa học, và chúng tham gia vào sản xuất nhiều loại hợp chất hữu cơ quan trọng khác.
- Sản xuất thuốc: Các este có thể được sử dụng làm thành phần trong sản xuất nhiều loại thuốc, chẳng hạn như thuốc kháng dị ứng và thuốc mê.
- Công nghiệp thực phẩm: Este được sử dụng để tạo hương liệu tự nhiên và làm cho các sản phẩm thực phẩm thêm hấp dẫn.
- Dung môi: Một số este có tính chất dung môi tốt và được sử dụng trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp như dung môi hòa tan các hợp chất hữu cơ khác.
- Công nghiệp da và dệt may: Este có thể được sử dụng để làm mềm và tạo mùi thơm cho các sản phẩm da và dệt may.
- Sản xuất hóa chất công nghiệp: Este tham gia vào sản xuất nhiều loại hóa chất công nghiệp khác nhau, từ chất làm mềm và chất tạo màu đến xà phòng và chất tạo kiểu.
Những ứng dụng này chỉ là một số ví dụ, và các este có vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh của cuộc sống và công nghiệp, đóng góp vào việc tạo ra các sản phẩm và dịch vụ mà chúng ta sử dụng hàng ngày.
