Сложные эфиры эстеры: возможные реакции, получение и применение

Эстеры | это… Что такое Эстеры?

Толкование

Эстеры

Общая формула сложных эфиров карбоновых кислот

Сложные эфиры — органические соединения, производные карбоновых или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа -OH кислотной функции заменена на спиртовой остаток. Отличаются от простых эфиров, в которых два углеводородных радикала соединены атомом кислорода (R₁-O-R₂).

Содержание 1 Сложные эфиры карбоновых кислот 2 Сложные эфиры минеральных кислот 3 Получение 4 Применение и свойства 4.1 Применение в медицине 5 См. также

Сложные эфиры карбоновых кислот

В случае эфиров карбоновых кислот выделяются два класса сложных эфиров:

• собственно сложные эфиры карбоновых кислот общей формулы R₁-COO-R₂, где R₁ и R₂ — углеводородные радикалы.
• ортоэфиры карбоновых кислот общей формулы R₁-C(OR₂)₃, где R₁ и R₂ — углеводородные радикалы. Ортоэфиры карбоновых кислот являются функциональными аналогами кеталей и ацеталей общей формулы R-C(OR’)₂-R» — продуктов присоединения спиртов к карбонильной группе кетонов или альдегидов.

Циклические сложные эфиры оксикислот называются лактонами и выделяются в отдельную группу соединений.

Сложные эфиры минеральных кислот

   Этот раздел не завершён. Вы можете помочь проекту, дополнив его.

• Бораты
• Нитраты
  • Нитроглицерин
  • Нитроцеллюлоза
• Нитриты

Получение

Основные методы получения сложных эфиров:

• Этерификация — взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислого катализа, например получение этилацетата из уксусной кислоты и этилового спирта:

  СН₃COOH + C₂H₅OH = СН₃COOC₂H₅ + H₂O

  Частным случаем реакции этерификации является реакция переэтерификации сложных эфиров спиртами, карбоновыми кислотами или другими сложными эфирами:

  R’COOR» + R»’OH = R’COOR»’ + R»OH

  R’COOR» + R»’COOH = R»’COOR» + R’COOH

  R’COOR» + R»’COOR»» = R’COOR»» + R»’COOR»

  Реакции этерификации и переэтерификации обратимы, сдвиг равновесия в сторону образования целевых продуктов достигается удалением одного из продуктов из реакционной смеси (чаще всего — отгонкой более летучих спирта, эфира, кислоты или воды; в последнем случае при относительно низких температурах кипения исходных веществ используется отгонка воды в составе азеотропных смесей).

• взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот со спиртами, например получение этилацетата из уксусного ангидрида и этилового спирта:

  (CH₃CO)₂O + 2 C₂H₅OH = 2 СН₃COOC₂H₅ + H₂O

• взаимодействие солей кислот с алкилгалогенидами

  RCOOMe + R’Hal = RCOOR’ + MeHal

• Присоединение спиртов к алкенам в условиях кислотного катализа (в том числе и кислотами Льюиса):

  RCOOH + R’CH=CHR» = RCOOCHR’CH₂R»

• Алкоголиз нитрилов в присутствии кислот:

  RCN + H⁺ RC⁺=NH

  RC⁺=NH + R’OH RC(OR’)=N⁺H₂

  RC(OR’)=N⁺H₂ + H₂O RCOOR’ + ⁺NH₄

Применение и свойства

Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей, пластификаторов, ароматизаторов.

Эфиры муравьиной кислоты

• HCOOCH₃ — метилформиат, t_кип = 32 °C; растворитель жиров, минеральных и растительных масел, целлюлозы, жирных кислот; ацилирующий агент; используют в производстве некоторых уретанов, формамида.
• HCOOC₂H₅ — этилформиат, t_кип = 53 °C; растворитель нитрата и ацетата целлюлозы; ацилирующий агент; отдушка для мыла, его добавляют к некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат; применяют в производстве витаминов B1, A, E.
• HCOOCH₂CH(CH₃)₂ — изобутилформиат несколько напоминает запах ягод малины.
• HCOOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилформиат (изопентилформиат) растворитель смол и нитроцеллюлозы.
• HCOOCH₂C₆H₅ — бензилформиат, t_кип = 202 °C; имеет запах жасмина; используется как растворитель лаков и красителей.
• HCOOCH₂CH₂C₆H₅ — 2-фенилэтилформиат имеет запах хризантем.

Эфиры уксусной кислоты

• CH₃COOCH₃ — метилацетат, t_кип = 58 °C; по растворяющей способности аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель, однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон.
• CH₃COOC₂H₅ — этилацетат, t_кип = 78 °C; подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения (меньшей летучести).
• CH₃COOC₃H₇ — н-пропилацетат, t_кип = 102 °C; по растворяющей способности подобен этилацетату.
• CH₃COOCH(CH₃)₂ — изопропилацетат, t_кип = 88 °C; по растворяющим свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетатом.
• CH₃COOC₅H₁₁ — н-амилацетат (н-пентилацетат), t_кип = 148 °C; напоминает по запаху грушу, применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем этилацетат.
• CH₃COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилацетат (изопентилацетат) напоминает по запаху бананы.
• CH₃COOC₈H₁₇ — н-октилацетат имеет запах апельсинов.

Эфиры масляной кислоты

• C₃H₇COOCH₃ — метилбутират, t_кип = 102,5 °C; по запаху напоминает ранет.
• C₃H₇COOC₂H₅ — этилбутират, t_кип = 121,5 °C; имеет характерный запах ананасов.
• C₃H₇COOC₄H₉ — бутилбутират, t_кип = 166,4 °C;
• C₃H₇COOC₅H₁₁ — н-амилбутират (н-пентилбутират) и C₃H₇COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилбутират (изопентилбутират) имеют запах груш, а также служат растворителями в лаках для ногтей.

Эфиры изовалериановой кислоты

• (CH₃)₂CHCH₂COOCH₂CH₂CH(CH₃)₂ — изоамилизовалерат (изопентилизовалерат) имеет запах яблока.

Применение в медицине

В конце XIX — начале XX века, когда органический синтез делал свои первые шаги, было синтезировано и испытано фармакологами множество сложных эфиров. Они стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др. Как местнораздражающее и обезболивающее средство широко использовался метилсалицилат, в настоящее время практически вытесненный более эффективными средствами.

См. также

Триэтилфосфат Трибутилфосфат Метилформиат Этилформиат Метилацетат

Этилацетат Пропилацетат Бутилацетат Амилацетат Метилхлорацетат

Диметилфталат Диэтилфталат Дибутилфталат Диамилфталат γ-Бутиролактон

Wikimedia Foundation.
2010.

Нужно решить контрольную?

• Эстетик
• Эстефан Глория

Полезное

Эстеры в моторных маслах | Vimana

7 декабря 2019

Что такое эстеры?

Эстеры или сложные эфиры это соединения жирных органических кислот со спиртами. Производят эстеры из растительного сырья. Обычно из рапса или кокоса. На вид масло как масло. Но почему эстеры так важны для современного моторного маслостроения? Давайте вкратце разберемся.

История применения эстеровых масел в двигателях

Долгое время эстеровые масла применялись только в авиационных моторах. Где были по настоящему незаменимы. Без них техника долго не летала. Происходил банальный износ цилиндропоршневой группы двигателя. 

Автомобильные моторы того времени, были не так требовательны к моторному маслу, как авиационные. Поэтому обходились обычной «минералкой». Но прогресс не стоял на месте. И двигатели машин становились все более форсированными, более теплонагруженными, литровая мощность моторов все увеличивалась, а интервалы замены масла становились все дольше. Минеральные базы уже не справлялись, а полиальфаолефиновая синтетика (ПАО) хоть и была термостабильна, но не обладала достаточными смазывающими свойствами. И тут химмотологи вспомнили про эстеровые масла.

Преимущества эстеровых моторных масел

Чтобы моторное масло имело заданную вязкость в него добавляют полимерные загустители. В течении работы двигателя они разрушаются. Меняют свою химическую структуру. И перестают выполнять свои функции. А продукты распада образуют лаки, отложения и шламы. Масло разжижается. Масляная пленка истончается. В моторе начинается износ…

Напротив, эстеры позволяют обойтись минимумом загущающих присадок. Дело в том, что вязкость эстера можно задать в момент его производства. Что избавляет готовое моторное масло от дополнительных ненужных присадок. Нет ни лаков, ни нагаров, двигатель всегда остается чистым. Масло с эстерами на всем сроке службы имеет стабильную вязкость. И всегда надежно защищает ваш мотор от износа.

Еще одним преимуществом эстеровых масел над обычной синтетикой является полярность эстеров. Что это такое? Молекулы эстеров имеют два выраженных полюса, как у магнита. Плюс и минус. За счет этого, молекулы буквально прилипают к стенкам двигателя, и масло не стекает под силой гравитации. Например, когда ваша машина простояла ночь, обычная синтетика вся стекла вниз в картер. Стенки цилиндров остались почти сухие. Утром вы вставляете ключ, делаете поворот, стартер начинает раскручивать двигатель. Давления масла в системе еще нет. И первые несколько оборотов коленвала происходят практически на сухую. Кольца поршней пропахивают микроборозды на стенках цилиндров. Коленвал царапает шатунные и коренные вкладыши. Распредвал делает микрозаусенцы на толкателях. Это все конечно мельчайшие повреждения. Но происходят они с каждым стартом двигателя. Применяя эстеровые масла, вы от этого полностью застрахованы. Они всегда остаются в зоне контакта. Ваш двигатель всегда остается полностью смазанным. Работает он или нет. Масло буквально обволакивает мотор изнутри. И держится на стенках. Даже после длительных простоев. Это очень важно. Ведь как известно, практически весь износ ДВС происходит во время пуска.

Характеристики эстеровых моторных масел

Теперь немного цифр. Максимальная нагрузка масляной плёнки:

Красноречиво. Правда? Тут без особых комментариев.

Список моторных масел с эстерами

Фирма Xenum существует с 2005 года и занимает премиальный сегмент на рынке моторных и трансмиссионных масел. Производит большое количество моторных масел, в составе которых, есть эстеровые масла. Все масла сделаны в Бельгии. Вот список масел с эстерами:

Масла серии Xenum X1 — это гражданские масла для повседневного применения. Изготовлены на смеси гидрокрекинговой синтетики и эстеров:

Масла серии Xenum XPG — следующая ступень качества. Здесь применена новейшая полиалкиленгликолевая синтетика (PAG) совместно с эстерами. Подходят для современных высокофорсированных, горячих двигателей:

Серия Xenum VRX — топовый продукт бельгийской фирмы Xenum. Эстеры в соединении с дополнительными модификаторами трения на основе нитрида бора. Подходят для профессионального применения в автоспорте, глубоко тюнингованных моторов и «заряженных» версий гражданских авто:

Рассказать

Поделиться

Твитнуть

Поделится

Поделится

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Наука о эфирах в вине

Среди винных ароматов эфиры — самые восхитительные и мимолетные. Эта разнообразная группа ароматических соединений, обычно ассоциируемая с фруктовыми ароматами, такими как банан и ананас, также может быть цитрусовой и даже цветочной. В вине было идентифицировано более 160 сложных эфиров, и многие из них встречаются в концентрациях ниже нашего сенсорного порога. Эфиры также обладают способностью влиять друг на друга. Вместе взятые, некоторые сложные эфиры могут создавать аромат, совершенно отличный от того, как они пахнут по отдельности, и присутствие одного из них также может сильно повлиять на интенсивность другого.

В некоторых фруктах, таких как яблоки, в самом фрукте содержится большое количество сложных эфиров. А вот винограда очень мало. Подавляющее большинство сложных эфиров, встречающихся в вине, образуются в процессе брожения. Это еще одна особенность, которая делает эфиры уникальными в мире винных ароматов. Другие основные ароматические соединения в вине — терпены, тиолы, пиразины, норисопреноиды — – образуются в винограде. Эфиры, как правило, гораздо менее стабильны, чем эти другие ароматы. Они достигают пика интенсивности в конце ферментации, когда они доминируют в характере вина, но почти полностью деградируют в течение первого года жизни вина и не оставляют долговременного следа.

Формирование сложных эфиров

Формирование сложных эфиров чрезвычайно сложно, и, как и в случае со многими другими темами, связанными с вином, чем глубже вы в нее вглядываетесь, тем сложнее она становится. Развитие сложного эфира зависит от многочисленных реакций между несколькими соединениями. И есть правила, регулирующие образование сложных эфиров, а также исключения из этих правил — все это темы, достойные диссертации. И снова, как и во многом в изучении вина, нам еще предстоит понять всю картину. Для целей этой статьи скажем, что сложные эфиры образуются в результате реакций между спиртами (в первую очередь высшими спиртами), созданными дрожжами, и компонентами (обычно жирными или органическими кислотами) винограда.

Не пропустите последние новости и идеи индустрии напитков. Подпишитесь на нашу отмеченную наградами рассылку новостей Daily Dispatch, которая будет доставляться в ваш почтовый ящик каждую неделю.

Двумя наиболее важными факторами, влияющими на образование сложных эфиров, являются штамм дрожжей и температура брожения. Разные штаммы дрожжей дают разное количество сложных эфиров. Штаммы дрожжей, которые производят меньшее количество, называются нейтральными дрожжами. Те, которые дают более высокие количества, обычно называют ароматическими дрожжами; они обычно используются для создания фруктовых вин, предназначенных для употребления молодыми — до того, как эфиры разложатся. Широкое использование ароматических дрожжей в коммерческих винах массового производства уже давно стало трендом. Это может быть одной из причин распространенного заблуждения, что все коммерческие дрожжи придают аромат вину, хотя на самом деле это делают более ароматные дрожжи (и, более того, их действие исчезнет к тому времени, когда большинство вин будет выпито). В дополнение к использованию ароматических дрожжей виноделы также могут использовать угольную мацерацию для достижения высокого уровня эфиров во время ферментации.

Температура брожения является другим важным фактором, влияющим на количество и тип производимых эфиров, а также на степень их удержания в вине. Винодел, который хочет создавать вина с высоким содержанием сложных эфиров, обычно использует ароматические дрожжи, осветляет сусло, а затем ферментирует вино при такой низкой температуре, которую дрожжи могут выдержать. Хотя более низкие температуры приводят к образованию меньшего количества эфиров, чем при более теплом брожении, считается, что больше эфиров сохраняется во время и после брожения при более низких температурах.

Майкл Джонс, специалист по ферментации известного поставщика дрожжей Scott Labs в Петалуме, Калифорния, последние 40 лет работал почти во всех сферах винодельческой промышленности, от виноградных питомников до виноградников и многих известных виноделен. Недавно Джонс и его команда в Scott Labs получили интересные результаты в исследованиях влияния температуры на производство сложных эфиров. Они видят, что более высокие температуры (в 70-е годы) действительно приводят к увеличению производства сложных эфиров; однако они обнаруживают, что образуется гораздо больше, что даже с потерями от улетучивания при более высоких температурах более теплое брожение дает вина, которые содержат больше сложных эфиров, чем вина, ферментированные холодом. Считается, что сложные эфиры, созданные при более высоких температурах, сохраняются дольше, но Джонс считает, что такое восприятие может быть просто результатом того, что их стало намного больше.

Наука

Виноделы обсуждают влияние диких и коммерческих штаммов на ферментацию

Температура ферментации также определяет тип получаемых сложных эфиров. Фруктовые ароматы, обычно ассоциируемые со сложными эфирами, не возникают при более высоких температурах. Джонс объясняет, что «более низкие температуры, около 50 градусов, дают вам больше эфиров с тропическим фруктовым запахом — банана, фруктового коктейля. Когда вы достигаете 70-х годов, эфиры становятся гораздо более цветочными. В 60-х вы получаете смесь того и другого».

Может ли представление о том, что при более низких температурах брожения образуется «больше» сложных эфиров, объясняться тем, что сложные эфиры имеют более низкий сенсорный порог и, следовательно, большую интенсивность при меньших количествах, чем те, которые образуются при более высоких температурах? Хильдегарда Хейманн, доктор философии, профессор и ученый-сенсоролог кафедры виноградарства и энологии Калифорнийского университета. Дэвис говорит, что нет. «Температура образования не влияет на сенсорный порог [сложных эфиров]», — говорит Хейманн. В таком случае вполне вероятно, что идея «чем холоднее, тем лучше» может быть результатом восприятия ассоциации сложных эфиров с фруктовостью.

Роль сложных эфиров

Эфиры являются важнейшим компонентом многих вин, говорит Майк Рот, соучредитель и винодел Lo-Fi Wines из Лос-Аламоса, Калифорния. «Людям обычно нравятся вина, по крайней мере, белые вина, максимально фруктовые», — говорит он. По его словам, в поместье Grgich Hills в долине Напа, штат Калифорния, где Рот освоил виноделие, они старались сделать вина как можно более фруктовыми. «Мы очень хорошо отстаивали вино, — говорит он, — а затем ферментировали как можно холоднее с помощью ароматических дрожжей».

Эфиры также играют важную роль в собственных винах Roth Lo-Fi, хотя они и не являются доминирующей характеристикой. «Я хочу, чтобы мои вина можно было пить, — говорит Рот. «Углекислые и полууглекислые вина очень пригодны для питья. Эфирные, фруктовые вина более пригодны для питья, так как запах частично определяет вкус».

Недавнее увлечение розовым вином также можно рассматривать как увлечение сложными эфирами: людям нужны самые молодые розовые вина, разлитые по бутылкам всего через несколько месяцев после ферментации, в то время как бродильная, эфирная свежесть вин сохраняется, хотя многие профессионалы отрасли согласны с тем, что хорошие розовые вина лучше после первого года.

Все другие важные ароматические соединения вина — терпены, тиолы, пиразины, норисопреноиды — возникают в результате взаимодействия между конкретными сортами винограда и местом, где они выращены. Например, наличие различных тиолов или терпенов может указать нам на сорт вина или регион, где оно было выращено. Неэфирные ароматы устойчивы и будут определять вино на протяжении всей его жизни, тогда как эфиры исчезнут через несколько месяцев или лет. Эфиры выделяются как аномалии в мире винных ароматов — они ничего не говорят нам о происхождении вина, но, боже мой, они пахнут чудесно!

Отправка

Подпишитесь на нашу отмеченную наградами рассылку новостей

Не пропустите последние новости и идеи индустрии напитков, которые доставляются на ваш почтовый ящик каждую неделю.

Электронная почта (обязательно)

Алекс Руссан из округа Санта-Барбара, Калифорния, является владельцем-виноделом Metrick вин. Он консультирует ¿Por Que No? Отборный и ранее принадлежавший лейбл хереса и испанская импортная компания Alexander Jules. Он пишет об энологии, виноградарстве и дегустации, а также имеет опыт работы в области специального кофе, ботаники и философии.

Эфиры в пивоварении

Follow @BeerSmith

Эфиры в домашнем пиве могут быть как благословением, так и проклятием. Эстер (фруктовый аромат) может быть очень желательным во многих английских элях или баварских вайценах, но также может быть проклятием в других стилях, таких как лагер. На этой неделе мы рассмотрим сложные эфиры в пиве и то, что с этим можно сделать.

Что такое сложные эфиры?

Эфиры представляют собой фруктовые ароматизаторы, образующиеся в процессе ферментации, которые могут различаться по вкусу и аромату между грушами, розами, бананами или другими легкими фруктами. В очень высокой концентрации он может создавать запах растворителя.

Сложные эфиры образуются в пиве путем «этерификации» этанола, который является основным спиртом в пиве. Этанол соединяется с жирными кислотами и молекулой, называемой ацетилкоферментом (ACOA), образуя этилацетат. Вкус этилацетата варьируется от легкого грушевого до растворяющего в высоких концентрациях.

Другие спирты, присутствующие в пиве, также могут объединяться с образованием дополнительных сложных эфиров. Например, изоамиловый спирт будет объединяться и образовывать изоамилацетат, который по вкусу напоминает бананы в низкой концентрации. Этот эфир представляет собой отчетливый банановый вкус, который является определяющей характеристикой баварского хефевайцена.

Вредны ли сложные эфиры?

Для разных стилей требуется разное количество сложных эфиров. Например, сложные эфиры крайне нежелательны для большинства лагеров, поэтому при варке лагера желательно свести к минимуму производство сложных эфиров. Эфиры характерны для многих английских элей и, как отмечалось выше, для Weizen/Hefeweizen.

Выбор штамма дрожжей

Производство сложных эфиров в основном зависит от используемых дрожжей. У дрожжей есть фермент, называемый ацетаттрансферазой (ААТ), который стимулирует производство сложных эфиров. Дрожжи с низким содержанием ААТ производят гораздо меньше эфиров, поэтому выбор дрожжей, подходящих для вашего стиля пивоварения, — это способ №1 контролировать выработку эфиров и убедиться, что они подходят для вашего пива.

Температура ферментации

Второй способ контроля образования сложных эфиров заключается в контроле температуры ферментации. Более высокие температуры при брожении приводят к быстрому росту дрожжей, большему количеству ААТ и большему производству сложных эфиров. Вот почему в целом дрожжи для эля производят больше эфира, чем дрожжи для лагера. Так что, если вы варите эфирный английский эль, вы можете ориентироваться на верхнюю границу температуры брожения дрожжей.

Если вы варите такой стиль, как лагер, в котором требуется мало эфиров, обязательно ферментируйте лагер при соответствующей температуре. Одна из распространенных ошибок новичков — попытка ферментации лагера при комнатной температуре, в результате чего получится фруктовый лагер — совсем не то, чего вы хотели.

Норма засева дрожжей и сложные эфиры

Третий способ контролировать производство сложных эфиров — варьировать норму засева. Если вы вносите недостаточное количество дрожжей (то есть не вносите достаточное количество дрожжей для вашего объема сусла), дрожжи будут быстро размножаться во время короткой лаг-фазы. Быстро размножающиеся дрожжи увеличивают выработку ААТ и впоследствии производят больше эфиров в готовом пиве. Это еще одна распространенная проблема для новичков, которые часто варят пиво без закваски и получают фруктовые эфиры в своих лагерах. Внесение достаточного количества дрожжей (или даже избыточного внесения) приведет к меньшему производству сложных эфиров.

Оксигенация сусла и эфиров

Наконец, вы можете уменьшить количество эфиров, правильно оксигенировав сусло. Во время фазы роста дрожжи фактически потребляют АСОА (см. выше), который является предшественником производства сложных эфиров для размножения.