Chương 1: Lý thuyết về este I) Định nghĩa: Este là sản phẩm của phản ứng giữa rượu và axit. VD: Đụ Shi + C;H;OH NINH dua + H;ạO este II) Phân loại: 1)Theo loại axit: a) Axit hữu cơ phản ứng với rượu: este cacboxylat VD: H.CH; + HO O O este cacboxylat b) Axi vô cơ phản ứng với rượu: este của axit vô cơ VD: HCl + C;H;OH———>C;H;Cl + H;O Este của axit vô cơ 2)Theo số phân tử H;O: được loại trong phản ứng este hóa. a) 1 phan từ: este đơn chức H VD: HNO;+ C;HOH ===>C;H@NO; + H;ạO este đơn chức CH;C_OH + CH;OH DsOxđe° Xử Tbc + HạO Oo este đơn chức b) 2 phán tử trở lên: este đa FNG.gi0 VD:H;SO, + 2CH:OH CH;O-SO;-OCH; + 2H;O HOF ; + 2CH;OH oa Tục o-p = .CH; + 2H,0 este đa chức HO.CH; CHs LẦN 'X 3CH;C-OH + HOCH H,SOsgro aia lm + 3H,0 x wai CH G0 -Cth este đa chức 3) Theo đặc điểm cấu tạo của gốc hidrocacbon a) Gốc hidrocacbon no: este no VD: CH;-CH; -(-O-CH; on oe -CH; CH; SVTH: Nguyễn Thi Mộng Thu Trang 3 b) Gốc hidrocacbon chưa no: este chưa no VD: CH2 XS ngu CH;-C-O-CH=CH; oO ¢) Gốc hidrocacbon thom: este thơm VD: ©) os CH; + Trong để tài này chỉ nghiên cứu este của axit cacboxylic: là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có sự thay thế nguyên tử hidro của nhóm _COOH bằng gốc hidrocacbon. Ill) Tên gọi: Tên este = tên gốc hidrocacbon(của rượu) + tên axit tương ứng(íc > at Công thức Tên thông thường | Tên quốc tế ayes Metyl fomiat es Etyl axetat CH;-CH; gu Metyl propionat C;H; a n-propyl propionat isoamy] axetat eee meee eee —— =CH; Vinyl formiat ca ercn “ie Vinyl axetat CH =o Metyl acrylat Metyl propenoat CH; = Cc - „on Metyl metacrylat CH; `.
ao H3C-O-€ - al Đimetyl oxalat Đimetyl etanđioat O SVTH: Nguyễn Thị Mộng Thu Trang 4 Etylen điaxetat Etylen đietanoat s*» Chất béo: là este của glixerin và axit béo. VD:CH;(CH;)¡s £ om CH Sa Saas Tài ch CE(CH so F- oO. th ee _ CH;(CH;)¡¿-CO-CH; — CH,(CH);CH=CH(CH;)7-C_O- CH; glixeryl tristearat glixeryl trioléat IV) Tính chất vat lý > Este của các axit cacboxylic đầu dãy đồng đẳng là những chất lỏng, dễ bay hơi, thường có mùi thơm hoa quả. VD: metyl fomiat H-C-O-CH; mùi táo n-butyl n-butyrat ee mùi dita isoamyl axetat CH3- i O-CH>-CH2-CH-CH3 mùi chuối CH, benzyl propionat CH; es CHC) mùi hoa nhài > Các este của glixerin và axit béo(chất béo): » axit no: chất béo ở thể rắn » axit không no: chất béo ở thể lỏng.
>» Este có nhiệt độ sôi thấp hơn axit có cùng số C vì giữa các phân tử este không có liên kết hidro. VD: Nhiệt độ sôi của: H-C -O.CH; :31,5°C mie u :118,2 °C O CH; sc 76°C CH;CH2CH2-C-OH :163,5°C > Este thường nhẹ hơn nước, ít tan hoặc không tan trong nước. VD: độ tan (g/100g H;O) ở 25°C của: SVTH: Nguyễn Thị Mộng Thu Trang 5 ÝÉagbé 2VHD:Võ Thi Thu HÀ 5 OF H-C—O-CH; :304 .CO-C;H; :0,08 CH; ee :8,6 V) Tính chất hóa học R: gốc hidrocacbon của axit R': gốc hidrocacbon của rượu A) Phần ứng do nhóm chức 1) Phần ứng thủy phân trong môi trường axit: Phản ứng thuận nghịch, rất chậm. Trong môi trường axit, thông thường phản ứng xảy ra theo cơ chế gãy liên kết axyl_oxy.
Điều này đã được thực nghiệm xác minh bằng phương pháp đồng vị đánh dấu. R ST nh H;SOxde R-C-O-H + ROH bene eee ww ww wwe wwe lạ) cste + Cơ chế: oe + H “` gà OH - ISÓH; Ms ớt „sa + HỒ =—> R.C= - ==OR-- C-0- R R' HH 180H OH (HH SOP nce —— KỆ on +H OH R: nhóm đẩy eletron, ít công kénh R':gốc hidrocacbon bậc 1,2 VD: HC O.C;H; + HO H2Š9#”H COH + CHOH etyl formiat axit ic rượu metylic a pid + Ho ‘SOs CH-CH-.OH + CHØH metyl acrylat axit acrylic rượu metylic CHy-0. Cis +2HO ^ “ÁP 0-4 4-08 + 2CH:OH đimetyl] oxalat axit oxalic rượu metylic CHzC-O-CH, O ! +2HO 5Š24°2CH;C OH + CH,-CH, Cà OCH, Ỗ hp ty ia t axit axetic etylen glycol Grebo + 2HO ‘BSOse HH O=C-O-CH: O + CH:-CH: OH OH etylen oxalat axit oxalic etylen glycol SVTH: Nguyễn Thi Mộng Thu Trang 6 HINH T O- CH CH,-OH Cr it §- 0. CH + | 3H ,O “S 44 “8 V [R 8 + ch _O H CH;_OH C)7H35_ ° O_CH; glixeryl a axit stearic glyxerin Y Dé ting tốc độ phan ứng: đun nóng với xúc tác axit vô cơ H2SO, * Để cân bằng dịch chuyển theo chiéu thuận: *dùng lượng dư nước *thủy phân trong môi trường kiểm 2) Phan ứng thủy phân trong môi trường bazơ: phản ứng xà phòng hóa Phản ứng xảy ra hoàn toàn Trong đa số các trường hợp, phản ứng xảy ra theo cơ chế gãy liên kết axyl_oxy.
Diéu này cũng được thực nghiệm chứng minh bằng phương pháp đồng vị đánh dấu.Na + R'OH OH eer ge R' + -ỔnH S$* R-C-O- pi 2banh Nà 6-08 +R'O —-kgẺ + RO ao R: nhóm hút eletron, ít cổng kénh R':gốc hidrocacbon bậc 1,2 VD: CHs-G-0-CH + NaOH —&» aed Sue + CH,OH etyl axetat natri axetat rugu etylic a Ta - Na+ CHOH + NaOH —“-+» CHE CHS -O metyl acrylat natri acrylat rượu metylic H-C.C_O-Na+ CHz-CH; HC O-CH; lộ OH OH etylen điformiat natriformiat ©etylen glycol lhG: aed Sania Se -ONa+ 2CH;0OH Ỗ dimety! malonat đinatri malonat rượu metylic SVTH: Nguyễn Thị Mộng Thu Trang 7 bul 1L aghiê 3VIID:Võ Thi Thu HÀ Cị;H;;-C— O- CH CH;-OH | C\7H3s -C _O. CH + 3 N a O H — “ e 3 C F-ONe + CH _OH i C¡;H;;_C_ O_ CH, | CH,—OH natri stearat : glixeryl tristearat (xà phòng) glyxerin > Các trừơng hợp đặc biệt: SH) + 2N aO H _£ „ ae s S a i + C ) - œ +H ,0 pheny] axetat natriaxetat natri phenolat Cliy§-0-CH=CH, + NaOH — Hie iG tt + CH,CHO vinyÌ axetat natri axetat andehit axetic CH3¢ -O- _ CH, + NaOH Oe + CH -¢-CH; O CH 3 fe) isopropenyl axetat natri axetat axeton * Chi gd axit: là số mg(miligam) KOH dùng để trung hòa axit béo tự do có trong 1g chất béo. * phòng Chi số xà hóa: là số mg (miligam) KOH dùng để tác dụng hoàn toàn Ig chất béo, tức là để phản ứng xà phòng hóa và trung hòa axit tự đo (nếu có). VD:Tính chỉ số axit, chỉ số xà phòng hóa của lipit đơn giản thuộc loại triolein (glixery] trioleat) biết rằng muốn trung hòa 1,723g chất béo đó cần dùng 2 mi dd KOH 0,1M.2mg ; 1,723g chất béo cần 11,2mg lg _—___m _g > chỉ số axit =11,2 :1,723 =6,5 (Ci7H33COO);C;3H; + 3KOH >3 3C;;H;COOK + C;H¿(OH); 884g 3.56g lg 2g chi số xà phòng hóa = 3 x 56x1000 : 884 + 6,5 = 196,5 B) Phan ứng của gốc hidrocacbon 1) R là nguyên tử hidro a) Phản ứng tráng gương VD: H-C-O-R' + 2[Ag(NH;);]OH —#_> (NH,),CO3+ R'OH +2Agt +2NH‡Ì Ỗ SVTH: Nguyễn Thi Mộng Thu Trang 8 " GVIID- Thi VBThe Hằng là hei *2[Ag(NH;);]OH—È> (NH„);CO; + CH,OH + 2Agt + 2NH‡ mety] formiat nan ety b) Phản ứng với Cu(OH); trong NaOH HO.
R' + 2Cu(OH); + 2NaOH —!°_» Na;CO;+ R'OH + Cu;O‡ + 3H,O mau đỏ gach VD H_C_O.C;H;+ 2Cu(OH); +2NaOH _„~ Na;CO; + C;H;OH + Cu;O‡+H;O etyÌ formiat ray CD 2) R,R' là gốc hidrocacbon chưa no a) _ oeoe Br2, lạ, HX,.) metyl acrylat metyl đibrom acrylat HH ˆ-O-CH, + 2H¿ ~—Lt9„ Cu:-O.CH, etyl propiolat etyl propionat cilities ilk là Cruf 9-1 CHT bef 0-CH +r ctvcrye 0-PP CHi(CH,) ,C H= CH CH ,C H= CH (C H, )) -( -0 -C H: Crile 0-CH Chi số iod: là số g(gam) iod cộng vào nối đôi C=C của 100g chất béo. VD: trong ví dụ chất béo cộng iod trên Messi se,=884g có thể phản ứng với M,„„= 762g 100g chất béo ----------------2g iod > chi số iod = (762.100) : 884 =86,2 b) Phản ting trùng hợp CH› nCHzC- COOCH; Pat tua: ọ ) CH; _— COOCHạ mety! metacrylat polimetyl metacrylat (thủy tỉnh hữu cơ) CH. CH= CH, Px) ( CH~ ote) OOCCH; poli vinyl axetat 3) R,R' là gốc hidrocacbon thơm Các este thơm tham gia phản ứng thế ở vòng benzen theo quy luật thế. SVTH: Nguyễn Thi Mộng Thu Trang 9 com, + Br, a (CC) -O-C;H; + HBr Ỗ DŨ Br etyl benzoat etyl m-bromobenzoat VI) Điều chế 1)Từ axit và rượu: phản ứng este hóa RCOOH+ R'OH S—*" RCOOR' + H;O vp: CHCOOH + C , H O H S 4 C H ; C O O C ; H , + 1 2 0 axit axetic rượu etylic etyl axetat kế te + CH;ạ_CH; H,=SO=¿¿=t° nh x + 2H,0 H.CH OH OH .v ie axitformic etylen glycol etylen diformiat > Dé nâng cao hiệu suất diéu chế este: » Dùng xúc tác H;SO, đậm đặc để hút HO Tăng nồng độ axit hoặc rượu va Chung cất để tách este ra khỏi môi trường 2) Từ anhidrit axit và rượni VD: (RCOỳ;O + R'OH 28°! RCOOR' + RCOOH H;SO44+ (CH;CO}»;O + CH ØO H — — * CH £O OC H; + CH :C OO H anhidrit axetic metyÌ axetat (CH;CQ);O+CHạ=CH-CH;OH*“3ˆ2 CH;~C- OCH;~CH =CH;+CHyCOOH anhidrit axetic alyl axetat Phương pháp này đặc biệt dùng để điều chế các este của phenol.
5É cHsg-0{(>)) + CH;COOH (CH;COyOp++ no-(C) = 3) Từ phản ứng giữa axit và hidrocacbon chưa no a) Điều chế este vinyl: lš tui + CH=CH —y oe ets + CH=CH —» Cfiy ROL axit axetic vinyl axetat SVTH: Nguyễn Thị Mộng Thu Trang 10 1agbiê 3VIID:Võ Thị Thu HÀ b) Điều chế este có gốc ankyl bậc ba: CH; " a n + CH C= CH , “2 Š CH ;_ C^ O. C— CH ; JÔ: - H CH; axit axetic t-butyl axetat 4) Từ muối bạc của axit cacboxylic và din xuất halogen RCOOAg + R'X———>RCOOR' + AgXỶ VD: C HCOOAg + CH—I >C;H£C _ OOC— H;+ AgCl‡ bạc propionat metyl propionat Sử Ê +2CH:I ee + 2Agl¥ bac oxalat đimety] oxalat CH;.C_O- CH, a TS + CH;IL CH;ạI—~ b | + 2Agll Cis ¢-0- Ci bac axetat etylen diaxetat VII) Ung dụng >» Các este có mùi thơm được dùng làm hương liệu. > Một số este: etyl axetat, n-butyl axetat, amy] axetat. được dùng làm dung môi pha sơn.
> Đặc biệt este được dùng nhiều trong công nghiệp cao phân tử: + Các polivinyl este là những este có nhiều công dụng: để kéo sợi,tạo hình, làm hổ dán, chất kết dính cho sơn màu; polivinyl axetat tẩm đường và chất thơm được chế biến thành kẹo gôm. »x Polivinyl axetat được thủy phân thành polivinyl ancol. Cee) + NaOH —2 (fiche +nCH;COONa OCCH; 7n H (PVA)“ " poli vinyl axetat poli vinyl ancol polivinyl ancol: dùng làm chất gây nhũ tương hóa, làm hồ dán để cho vào mực viết, vào mực in. ve Polieste của các axit đicacboxylic (phtalic,maleic) và glixerin là nhựa alkyd.
» Từ este của axit metacrylic tổng hợp được thủy tỉnh hữu cơ. > Các este của glixerin và axit béo (chất béo) được dùng để sản xuất xà phòng. > Nhiều este được dùng trong nông nghiệp: làm chất phòng trừ dich hại, kích thích tố sinh trưởng cho cây. SVTH: Nguyễn Thị Mộng Thu Trang 11 Chương II: £ P 3 3 HỆ THÔNG CÁC DẠNG BÀI TẬP A.