La fórmula general de un éster

La fórmula general de un éster es

Siendo R, un hidrógeno, un grupo alquilo o un grupo arilo; y R’ un grupo alquilo o arilo, pero no un hidrógeno. El nombre de los ésteres comienza con la parte del ácido y luego con la parte alquílica o arílica. Tanto en la nomenclatura común como en la IUPAC, la terminación “ico” del ácido se reemplaza por el sufijo “ato”. Algunos ésteres con sus nombres y fórmulas son:

Metanoato o Formiato de metilo HCOO-CH3

Etanoato o Acetato de metilo CH3–COO-CH3

Propanoato o Propionato de etilo CH3–CH2– COO- CH2–CH3

Butanoato o Butirato de n-propilo CH3 – CH2 – CH2 – COO- CH2–CH2- CH3

Benzoato de etilo C6H5– COO- CH2–CH3

Etanoato o Acetato de fenilo CH3–COO-C6H5

PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ESTERES

Hidrólisis ácida de los ésteres

Es simplemente la reacción inversa de la esterificación, produciéndose por lo tanto el ácido carboxílico y alcohol respectivo

Hidrólisis alcalina de los ésteres (reacción de saponificación)

Es la reacción entre un éster y un hidróxido de sodio o potasio. Los productos de la reacción son una sal carboxilato de sodio o potasio y el respectivo alcohol. La forma general de la reacción es de la forma:

Reacción de los ésteres con amoníaco

Esta reacción permite la obtención de amidas primarias y el alcohol proveniente del éster correspondiente. La forma general es la siguiente:

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ESTERES

La mayor parte de los ésteres son líquidos incoloros, insolubles y más ligeros que el agua. Sus puntos de fusión y ebullición son más bajos que los de los ácidos o alcoholes de masa molecular comparable. El uso más importante de los ésteres es como disolventes industriales. Los ésteres poseen olores agradables. En realidad, ciertos aromas de flores y frutas se deben a la presencia de ésteres. Se emplean en la fabricación de perfumes y como agentes saborizantes en la confitería y bebidas no alcohólicas. Por ejemplo, el formiato de etilo presenta aroma de ron, el butirato de etilo aroma de piña y el acetato de bencilo aroma de jazmín.

MECANISMO

Como la diferencia de electrones en el átomo de carbono del grupo carbonilo del ácido (1) no es muy alta, o sea su electrofilia es baja, en consecuencia su reactividad es baja. Por esta razón se emplea un catalizador ácido, para incrementar la electrofilia de dicho grupo funcional. Dado que el ácido mineral utilizado (ácido sulfúrico) es más fuerte que el ácido (1), se lleva a cabo una reacción de ácido-base, para formar el intermediario (2) y el anión bisulfito. Como se puede ver, el intermediario (2) implica la formación de un grupo carbonilo protonado, el cual se encuentra en resonancia con un carbocatión, incrementándose así su electrofilia.

Así, una vez que se forma el carbocatión (2), el cual puede actuar como un electrófilo, éste reacciona con un nucleófilo débil como el metanol, para formar un enlace C-O y dar lugar al intermediario (3). A través de un equilibrio ácido-base se puede protonar cualquiera de los dos grupos hidroxilos presentes en la estructura del intermediario (3), para formar así el intermediario (4), el cual tiene dentro de su estructura agua como grupo saliente.

Dentro del intermediario (4), cuando se rompe heterolíticamente el enlace C-O, sale agua como grupo saliente y se forma un carbocatión el cual es estabilizado por el grupo hidroxilo, para formar así el intermediario (5), el que es en realidad el benzoato de metilo protonado. El éster protonado (5) se encuentra en un equilibrio ácido-base con el agua, para formar el producto final, el benzoato de metilo (6).

Como se puede observar en el mecanismo de reacción para explicar la formación del éster, todas las reacciones son reversibles y se establece un equilibrio, que puede desplazarse hacia el ácido y el alcohol, en este caso las dos materias primas, lo cual sería en realidad la reacción de hidrólisis ácida de los ésteres; o bien desplazarse hacia la formación del éster (6). Una manera de evitar el equilibrio o, más bien, de desplazarlo es eliminar el agua del medio de reacción (formando un azeótropo o bien por el uso de mallas moleculares). Otra estrategia es la de desplazar el equilibrio hacia la derecha poniendo el alcohol en exceso, como es el caso del experimento que aquí se va a efectuar.

Un mecanismo general para una esterificación de Fischer se muestra a continuación.

El mecanismo de reacción para esta reacción tiene varios pasos:

Se transfiere un protón del catalizador ácido al oxígeno del grupo carbonilo carboxílico, incrementando el carácter electrófilo del carbono carbonílico. El carbono carbonílico es, a continuación, atacado por el átomo de oxígeno nucleofílico del alcohol. Se transfiere un protón del catión oxonio a una segunda molécula de alcohol, dando lugar a un complejo activado. La protonación de uno de los grupos hidroxilo del complejo activado conduce a un nuevo ion oxonio. La pérdida de agua del último ion oxonio, y la posterior de protonación da lugar al éster.

ESTERIFICACIÓN

Los ésteres se obtienen por reacción de ácidos carboxílicos y alcoholes en presencia de ácidos minerales. La reacción se realiza en exceso de alcohol para desplazar los equilibrios a la derecha. La presencia de agua es perjudicial puesto que hidroliza el éster formado.

La reacción de la esterificación

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