10. Bréf bls. Sýruafleiður. 437-448

Heil og sæl. Í þessu bréfi fjöllum við fyrst og fremst um sýruafleiður svokallaðar þ.e. efni sem eru mynduð úr sýrum.

Fyrst skulu til sögunnar nefnd sýruklórið sem ekki eru nefnd í bókinni. Sýruklórið eru ákaflega hvarfgjörn efni sem aðeins eru til í stuttan tíma og framleidd eingöngu til þess að nota í öðrum hvörfum enda hvarfhraðinn þá ákjósanlegur. Sýruklórið hvarfast m.a. við vatn þ.á.m. loftraka. Þau eru búin til með því að sýran er látin hvarfast við SOCl₂ eða PCl₅ og verður þá til sýruklórið:

CH₃COOH + PCl₅ ® CH₃COCl

etansýra + PCl₅ verður etansýruklórið. Takið eftir að OH hópurinn á sýrunni hverfur og klóratómið sest beint á kolefnisatómið. Ekki verður nánar fjallað um þetta í þessum áfanga.

14.5. Anhydríð

Anhydríð eru einnig hópur efna sem eingöngu eru notuð til framleiðslu annara efna og hvarfast við vatn. Anhydríð eru búin til með því að tvær sýrur tengjast saman og vatn fellur út (anhydríð þýðir “án vatns”). Venjulega er aðeins notuð ein gerð sýra við gerð anhydríða.

Myndun anhydríða er sýnd á bls. 437. Nafnakerfið er mjög einfalt, eingöngu er sýrunafnið og við er bætt anhydríð t.d. ediksýruanhydríð eða acetic anhydride.

Rétt er að nefna að díkarboxylsýrur geta “bitið í eigin hala “ og myndað anhydríð eins og sýnt er á bls. 438 efst. (Phtaltic acid nefnist þalsýra eða faltsýra.)

Hydrolysis anhydríða eða klofningur þeirra með vatni er sýndur á bls. 438 rétt ofan við Pr.Ex 14.6. Þegar anhydríð hvarfast við vatn verða til tvær sameindir af sýrunni.

Ef þið skoðið rauða hlutann af efnahvarfinu þá sjáið þið að R-C=O hópur bætist inn á blátt vatnið. Þetta kallast acylering eða acylation reaction.

Leysið Pr. Ex. 14.6. Hér skal gefa nafn og rita myndefni við hydrolysis.

14.6. Esterar

Esterar eða karboxylsýruesterar eru mjög merkilegur flokkur efna sem að stofni er úr sýrum og alkoholum. Ef þið skoðið töflu 14.5 má sjá að appelsínu-, banana-, epla- og apríkósubragð eru að stofni til fremur einfaldir esterar. Víkjum aftur að bls.439.

Þar segir að karboxylsýruesterar séru afleiður karboxylsýra þar sem –OH hópur sýrunnar hefur verið skipt út með alkoholhóp. Grunnformúla esters sýnd á síðunni. Hún er stundum skrifuð svona: R-COO-R´ þar sem R’ er alkoholhlutinn og R er sýruhlutinn.

Nafnakerfið er fremur einfalt. Sýruendingin breytist í –at og alkoholhlutinn fær stöðu sem forskeyti og endinguna –ýl. Því er metyletanat (metyl ethanoate) vera búið til úr etansýru að stofni og metanóli.

metyletanat

Tekin eru nokkur dæmi af þessu fyrir ofan example 14.5.

Hjá phenyl etanoate eða fenyletanat er alkoholið fenól en sýran etansýra. Takið eftir að alkoholið er oftast ritað hægra megin í byggingaformúlunni en á undan í nafni.

phenyletanat

Leysið Pr. Ex. 14.7 – Gott og einfalt dæmi.

Eðlis- og efnaeiginleikar.

Einfaldir esterar eru hlutlaus efnasambönd. Sameindirnar eru skautaðar en geta ekki myndað vetnistengi sín á milli. Esterar hafa því mun minni vatnsleysni og mun lægri suðumörk en “móðursýran” eða sambærilegar sýrur og alkohol. Styttri esterar eru svolítið leysanlegir í vatni en þegar kolefnisatómin eru orðin 4-5 minnkar leysnin mjög.

Styttri esterar hafa margir hverjir mjög góða lykt/bragð eins og sýnt er í töflu 14.5. Tiltölulega einfalt er að búa þessa estera til en ávaxtabragð eru nú samsett úr fleiri efnum svo erfitt er að búa til “ekta” ávaxtabragð. Það er hins vegar rétt að benda á að t.d. eplabragð er sett saman út hinu eitraða metanóli og bútansýru eða smjörsýru sem þekkist sem “táfýlulykt”.

	Ethyl methanat (ethyl formate): ROMM flavouring
	Propyl pentanat (n-propyl n-valerate): ANANAS flavouring
	Ethyl butanat (ethyl butyrate): EPLA odour
	Octyl ethanoat (n-octyl acetate): APPELSINU odour

Framleiðsla estera

Hægt er að búa til ester úr a) alkoholi og sýru, b) alkoholi og anhydríði eða alkoholi og sýruklóríði.

Efnahvarfið heitir esterfication þ.e. myndun esters.

a) Einfalt er að búa til ester með því að hita karboxylsýru með primer eða sekunder alkoholum og nota ólífræna sýru sem hvata (catalyst). Þetta er sýnt á bls. 441.

Annað dæmi er

CH₃COOH + CH₃OH « CH₃-COO-CH₃ + H₂O

etansýra + metanól verður metyletanat + vatn

Takið hins vegar eftir að hvarfið er reversibelt þ.e. gengur í báðar áttir. Því nær maður oft ekki nema 50-75% nýtingu við hefðbundnar tilraunir á tilraunastofu. Lögmál Le Chateliers er samt enn í fullu gildi hér, hvort sem við aukum magn alkoholsins (venjulega ódýrara) eða fjarlægjum vatnið jafnóðum þá er hægt að keyra hvarfið lengra til hægri.

b) Í iðnaði er þessi nýting ekki nógu góð og því er sýrunni venjulega breytt í anhydríð eða sýruklórið. Þá gengur hvarfið venjulega mun hraðar fyrir sig. Dæmi er tekið neðst á bls. 441 um framleiðslu aspirins.

Sýnidæmi:

CH₃COOOCCH₃ + CH₃CH₂CH₂CH₂OH « CH₃COOCH₂CH₂CH₃+ CH₃COOH

etansýruanhydríð + 1-bútanól « butýl etanat + etansýra

Að neðan er metansýruanhydrið látið hvarfast við fenól

Væri samsvarandi hvarf reynt með sýruklóríð liti það svona út:

CH₃COCl + CH₃OH « CH₃COOCH₃ + HCl

etansýruklóríð + metanól « metyl etanat + vetnisklóríð

Á bls. 442 er áhugaverður kafli fyrir suma er fjallar um staðdeyfilyf (local anesthetics) og neðst á sömu síðu eru tvö orð nefnd, antipyretic = hitalækkandi og analgesic = verkjastillandi.

Á 444 er mjög góð grein um Aspirín.

Leysið nú Pr. Excercise 14.8 á bls. 445. Gefið byggingu og nafn.

14.7 Thioesters

Þíoesterar eða thioesterar eru sambærilegir við venjulega estera nema að O í alkoholinu er skipt úr með brennistein. Að öðru leyti eru flest hvörf svipuð. Ekki förum við dýpra í þá sálma hér nema að skoða hvörfin á bls. 446. Það neðsta er mjög áhugavert í sambandi við lífefnafræði.

14.8 Hydrolysa estera

Eins og þið munið þá er hydrolysa “að bæta vatni inní”. Sé ester hitaður í mjög sterkri ólífrænni sýru eða sterkum basa þá hydrolyserast esterinn. Þetta er sýnt efst á bls. 447. Hins vegar er mun algengara að hita estera í römmum basa. Þá rofna estertengin og það myndast á ný alkohol og t.d. natríum eða kaliumsalt af sýruhlutanum. Tökum dæmi af etyl metanat. Það hvarfast við natríumhydroxíð (NaOH) og myndar þá etanól og natriummetanat.

HCOOCH₂CH₃ + NaOH ® HCOO^- Na ⁺ + HOCH₂CH₃

Esterinn etylmetanat hvarfast við NaOH og myndar natriummetanat og etanól

Sápur eru í sjálfu sér ekkert annað en hydrolyseraðir esterar. Matarfita er þríester af þrem fitusýrum og einu glyseróli. Við að sjóða fitu í sterkum basa eins og NaOH myndast glyseról og þrjú stk. natríumsölt fitusýranna. Natríumsölt fitusýra er sápa. Séu þessi natríumsölt sett í sýru hætta þau að leysast í vatni.

Skoðið example 14.6

Leysið Pr. Ex. 14.9 bls. 447

Ég vil að lokum benda ykkur á bls. 445 er fjallar um Polyester..

------------------------------------------------------------------------

Skiladæmi og vefæfing:

http://thor.vma.is/kennsla/efn363/efn36305a.htm

Skiladæmi:

1.Hvað heita þessi efni?

a)

b)

c)

d)

2. Hvað heitir lífræna myndefnið þegar própansýra hvarfast við metanól?

3. Þegar anhydrið hvarfast við alkohol myndast tvö efni, hvaða?