ESTRY

| otrzymywanie | właściwości | tłuszcze i woski |

Estry są produktami kondensacji kwasów i alkoholi lub fenoli. Ze względu na stosunkowo dużą łatwość hydrolizy estrów, reakcja estryfikacji może służyć chwilowemu "zablokowaniu" grupy karboksylowej w procesie chemicznym, by skierować reakcję na pożądane tory. Po osiągnięciu oczekiwanej struktury podstawowej związku, przez hydrolizę grupy estrowej można ponownie otrzymać karboksyl bez naruszenia struktury.

Często w przypadku estryfikacji kwasów będących ciałami stałymi uzyskujemy ciekłe estry. Dzieje się tak w przypadku, gdy stan stały kwasu spowodowany jest występowaniem silnego wiązania wodorowego między cząsteczkami kwasu. Po estryfikacji wiązanie wodorowe między cząsteczkami kwasu nie jest możliwe i otrzymany ester jest ciekły.

Wiele estrów charakteryzuje zapach - czasem przyjemny, owocowy, czasem ostry, drażniący. Do ważnych estrów w przyrodzie należą tłuszcze oraz woski.

 Estry można otrzymać w bezpośredniej reakcji kondensacji zachodzącej między kwasem a alkoholem. W wyniku reakcji powstaje ester i woda. Reakcja jest katalizowana protonami i jest reakcją odwracalną. W stanie równowagi wydajność otrzymanego estru jest stosunkowo nieduża (kilkadziesiąt procent). W celu zwiększenia wydajności należy zastosować albo duży nadmiar jednego z substratów lub usuwać ze środowiska reakcji jeden z produktów - ester lub wodę.

Jeżeli zależy nam na dużej wydajności reakcji estryfikacji możemy przeprowadzić ją w dwóch etapach. Najpierw przekształcamy kwas w chlorek kwasowy przy pomocy chlorku tionylu, trójchlorku fosforu lub pięciochlorku fosforu. Następnie otrzymany z dużą wydajnością chlorek kwasowy przekształcamy w ester działając nań odpowiednim alkoholem.

Estry o pożądanej strukturze może otrzymać także w reakcji transestryfikacji - alkoholizy estru:

Także alkoholiza bezwodników kwasowych prowadzi do otrzymania estrów:

 Estry łatwo ulegają hydrolizie, zarówno kwasowej (ustala się stan równowagi) jak i zasadowej (praktycznie reakcja nieodwracalna, popularnie zwana zmydlaniem). Poddane alkoholizie ulegają transestryfikacji, a pod wpływem amoniaku przechodzą w amidy.

 Tłuszcze, należące do biochemicznej grupy lipidów, chemicznie są estrami glicerolu (gliceryny) i z tego powodu noszą ogólna nazwę - glicerydy. Kwasy wchodzące w skład tłuszczów naturalnych, ze względu na mechanizm ich biosyntezy zawierają parzystą ilość atomów węgla w cząsteczce (łańcuch alifatyczny o nieparzystej ilości atomów węgla). Wśród kwasów tłuszczowych spotykamy zarówno kwasy nasycone, jak i o łańcuchach zawierających wiązania podwójne. Wśród cząsteczek tłuszczów zawierających łańcuchy nienasycone występuje oczywiście izomeria cis-trans mająca duże znaczenie biologiczne i fizykochemiczne. 

Zasadowa hydroliza tłuszczu, znana i wykorzystywana przez człowieka od dawna, prowadzi do uzyskania glicerolu i soli kwasów tłuszczowych. Sole wyższych kwasów tłuszczowych to mydła. Od procesu uzyskiwania mydeł w reakcji zasadowej hydrolizy tłuszczu, często procesem czy reakcją zmydlania nazywamy każdą reakcję zasadowej hydrolizy estrów.

Mydła sodowe i potasowe są rozpuszczalne w wodzie, mydła metali dwu- i trójwartościowych w wodzie się nie rozpuszczają. Rozpuszczalność mydła w rozumieniu dyspersji cząsteczkowej jest nikła, nawet dla mydeł sodowych i potasowych. Mydła "rozpuszczalne" tworzą roztwory koloidalne, w których micele złożone z wielu cząsteczek związku tworzą w wodzie trwałą zawiesinę dzięki hydratacji. Mianowicie cząsteczki mydła w miceli układają się tak, ze ich niepolarne łańcuchy są skierowane do wewnątrz miceli ("rozpuszczają się" w sobie nawzajem) a polarne grupy karboksylowe, skierowane na zewnątrz miceli, ulegają solwatacji, która pomaga w stabilizacji, zaś  ich trwałość gwarantuje ujemny ładunek powierzchni (zdysocjowane grupy karboksylowe) nie dopuszczający do zbliżenia się dwóch miceli do siebie. 

W roztworach rozcieńczonych cząsteczki mydła układają się na granicy faz, skierowane grupa karboksylową do wnętrza roztworu polarnego a łańcuchami alifatycznymi skierowane są do fazy niepolarnej. Mechanizm mycia mydła polega na oddziaływaniu części niepolarnej z brudem (niepolarnym) i tworzeniu miceli zawierających "brudne cząsteczki" wewnątrz, a więc "rozpuszczające" brud w wodzie i pozwalające usunąć go wraz z wodą myjąca i płuczącą. Podobnie działają także inne detergenty.

 Tłuszcze zawierające nienasycone kwasy tłuszczowe są najczęściej płynnymi olejami. Ze względu na reaktywność wiązań typu  (głównie procesy utleniania) tłuszcze ciekłe szybciej jełczeją i tracą swe walory smakowe. W celu zwiększenia okresu trwałości olejów i poprawienia ich konsystencji tłuszcze płynne często poddaje się reakcji utwardzana, polegającej na uwodornieniu wiązań podwójnych procesie katalizowanym niklem. Tym sposobem otrzymuje się margaryny.

Woski naturalne (np. wosk pszczeli) to mieszanina estrów wyższych alkoholi i kwasów tłuszczowych oraz samych alkoholi i w niewielkim stopniu innych związków organicznych. 

---