10.5. Eter kompleks. lemak
Ester- turunan fungsional asam karboksilat,
dalam molekul yang gugus hidroksil (-OH) digantikan oleh residu alkohol (- ATAU)
Ester asam karboksilat - senyawa dengan rumus umum.
R–COOR", di mana R dan R" adalah radikal hidrokarbon.
Ester asam karboksilat monobasa jenuh memiliki rumus umum:
Properti fisik:
· Cairan yang mudah menguap dan tidak berwarna
Tidak larut dalam air
Lebih sering dengan bau yang menyenangkan
Lebih ringan dari air
Ester ditemukan dalam bunga, buah-buahan, beri. Mereka menentukan bau spesifik mereka.
Mereka adalah bagian integral dari minyak esensial (sekitar 3000 ef.m. diketahui - oranye, lavender, mawar, dll.)
Ester dari asam karboksilat yang lebih rendah dan alkohol monohidrat yang lebih rendah memiliki aroma bunga, buah, dan buah yang menyenangkan. Ester dari asam monobasa yang lebih tinggi dan alkohol monohidrat yang lebih tinggi adalah dasar dari lilin alami. Misalnya, lilin lebah mengandung ester asam palmitat dan alkohol mirisil (mirsil palmitat):
CH 3 (CH 2) 14 –CO–O–(CH 2) 29 CH 3
Aroma. Formula struktural. |
nama ester |
apel
|
Etil eter asam 2-metilbutanoat |
ceri
|
Asam format amil ester |
Pir
|
Asam asetat isoamil ester |
Sebuah nanas |
Etil ester asam butirat (etil butirat) |
pisang |
Asam asetat isobutil ester (Isoamyl acetate juga berbau seperti pisang) |
Melati
|
Benzil eter asetat (benzilasetat) |
Nama pendek ester dibangun berdasarkan nama radikal (R ") dalam residu alkohol dan nama gugus RCOO - dalam residu asam. Misalnya, etil ester asam asetat CH 3 COO C 2 H 5 ditelepon etil asetat.
Aplikasi
· Sebagai pengharum dan penambah bau pada industri makanan dan wewangian (pembuatan sabun, parfum, krim);
· Dalam produksi plastik, karet sebagai plasticizer.
plasticizer – zat yang dimasukkan ke dalam komposisi bahan polimer untuk memberikan (atau meningkatkan) elastisitas dan (atau) plastisitas selama pemrosesan dan operasi.
Aplikasi dalam kedokteran
Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, ketika sintesis organik mengambil langkah pertama, banyak ester disintesis dan diuji oleh ahli farmakologi. Mereka menjadi dasar obat-obatan seperti salol, validol, dll. Sebagai iritan lokal dan analgesik, metil salisilat banyak digunakan, yang sekarang praktis digantikan oleh obat-obatan yang lebih efektif.
Mendapatkan ester
Ester dapat diperoleh dengan mereaksikan asam karboksilat dengan alkohol ( reaksi esterifikasi). Katalis adalah asam mineral.
Reaksi esterifikasi di bawah katalisis asam adalah reversibel. Proses sebaliknya - pemisahan ester oleh aksi air untuk membentuk asam karboksilat dan alkohol - disebut hidrolisis ester.
RCOOR " + H2O ( H +) RCOOH + R "OH
Hidrolisis dengan adanya alkali berlangsung secara ireversibel (karena anion karboksilat bermuatan negatif RCOO tidak bereaksi dengan reagen nukleofilik - alkohol).
Reaksi ini disebut saponifikasi ester(dengan analogi dengan hidrolisis basa ikatan ester dalam lemak dalam produksi sabun).
Lemak, strukturnya, sifat dan aplikasinya
"Kimia di mana-mana, kimia dalam segala hal:
Dalam segala hal yang kita hirup
Dalam segala hal yang kita minum
Semua yang kita makan."
Dalam segala hal yang kita kenakan
Orang telah lama belajar untuk mengisolasi lemak dari benda-benda alami dan menggunakannya dalam kehidupan sehari-hari. Lemak dibakar di lampu primitif, menerangi gua-gua orang primitif, minyak dioleskan pada selip, di mana kapal diluncurkan. Lemak adalah sumber utama nutrisi kita. Tetapi kekurangan gizi, gaya hidup yang tidak banyak bergerak menyebabkan kelebihan berat badan. Hewan gurun menyimpan lemak sebagai sumber energi dan air. Lapisan lemak tebal anjing laut dan paus membantu mereka berenang di perairan dingin Samudra Arktik.
Lemak tersebar luas di alam. Bersama dengan karbohidrat dan protein, mereka adalah bagian dari semua organisme hewan dan tumbuhan dan membentuk salah satu bagian utama dari makanan kita. Sumber lemak adalah organisme hidup. Di antara hewan itu adalah sapi, babi, domba, ayam, anjing laut, paus, angsa, ikan (hiu, codfish, herring). Dari hati ikan kod dan hiu, minyak ikan diperoleh - obat, dari ikan haring - lemak yang digunakan untuk memberi makan hewan ternak. Lemak nabati paling sering berbentuk cair, mereka disebut minyak. Lemak tanaman seperti kapas, rami, kedelai, kacang tanah, wijen, rapeseed, bunga matahari, mustard, jagung, poppy, rami, kelapa, buckthorn laut, dogrose, kelapa sawit dan banyak lainnya digunakan.
Lemak melakukan berbagai fungsi: membangun, energi (1 g lemak memberi 9 kkal energi), pelindung, penyimpanan. Lemak menyediakan 50% dari energi yang dibutuhkan seseorang, sehingga seseorang perlu mengkonsumsi 70-80 g lemak per hari. Lemak membentuk 10-20% dari berat badan orang yang sehat. Lemak merupakan sumber asam lemak esensial. Beberapa lemak mengandung vitamin A, D, E, K, hormon.
Banyak hewan dan manusia menggunakan lemak sebagai cangkang penyekat panas, misalnya pada beberapa hewan laut, ketebalan lapisan lemak mencapai satu meter. Selain itu, di dalam tubuh, lemak merupakan pelarut untuk rasa dan pewarna. Banyak vitamin, seperti vitamin A, hanya larut dalam lemak.
Beberapa hewan (lebih sering unggas air) menggunakan lemak untuk melumasi serat otot mereka sendiri.
Lemak meningkatkan efek kenyang, karena dicerna sangat lambat dan menunda timbulnya rasa lapar .
Sejarah penemuan lemak
Kembali pada abad ke-17. Ilmuwan Jerman, salah satu ahli kimia analitik pertama Otto Tachenius(1652-1699) pertama kali menyarankan bahwa lemak mengandung "asam tersembunyi".
Pada tahun 1741 seorang ahli kimia Perancis Claude Joseph Geoffrey(1685-1752) menemukan bahwa ketika sabun (yang dibuat dengan merebus lemak dengan alkali) diurai dengan asam, terbentuklah massa yang berminyak saat disentuh.
Fakta bahwa gliserin termasuk dalam komposisi lemak dan minyak pertama kali ditemukan pada tahun 1779 oleh ahli kimia Swedia yang terkenal. Carl Wilhelm Scheele.
Untuk pertama kalinya, komposisi kimia lemak ditentukan pada awal abad terakhir oleh ahli kimia Prancis Michel Eugene Chevreul, pendiri kimia lemak, penulis banyak studi tentang sifat mereka, diringkas dalam monografi enam volume "Studi kimia tubuh asal hewan".
1813 E. Chevreul membentuk struktur lemak, berkat reaksi hidrolisis lemak dalam media basa.Dia menunjukkan bahwa lemak terdiri dari gliserol dan asam lemak, dan ini bukan hanya campuran dari mereka, tetapi senyawa yang, dengan menambahkan air, terurai menjadi gliserol dan asam.
Sintesis lemak
Pada tahun 1854, ahli kimia Prancis Marcelin Berthelot (1827–1907) melakukan reaksi esterifikasi, yaitu pembentukan ester antara gliserol dan asam lemak, dan dengan demikian mensintesis lemak untuk pertama kalinya.
Rumus umum lemak (trigliserida)
lemak
- ester dari gliserol dan asam karboksilat yang lebih tinggi.
Nama umum untuk senyawa ini adalah trigliserida.
Klasifikasi lemak
Lemak hewani terutama mengandung gliserida asam jenuh dan berbentuk padat. Lemak nabati, sering disebut sebagai minyak, mengandung gliserida dari asam karboksilat tak jenuh. Ini adalah, misalnya, bunga matahari cair, minyak rami dan biji rami.
Lemak alami mengandung asam lemak berikut:
Jenuh: stearat (C 17 H 35 COOH) palmitat (C 15 H 31 COOH) Berminyak (C 3 H 7 COOH) |
TERSUSUN HEWAN GEMUK |
tak jenuh : oleat (C 17 H 33 COOH, 1 ikatan rangkap) linoleat (C 17 H 31 COOH, 2 ikatan rangkap) linolenat (C 17 H 29 COOH, 3 ikatan rangkap) arakidonat (C 19 H 31 COOH, 4 ikatan rangkap, kurang umum) |
TERSUSUN nabati GEMUK |
Lemak ditemukan di semua tumbuhan dan hewan. Mereka adalah campuran ester penuh gliserol dan tidak memiliki titik leleh yang berbeda.
· lemak hewani(daging kambing, babi, sapi, dll.), sebagai aturan, adalah padatan dengan titik leleh rendah (minyak ikan adalah pengecualian). Residu mendominasi lemak padat kaya asam.
· Lemak nabati - minyak (bunga matahari, kedelai, biji kapas, dll.) - cairan (pengecualian - minyak kelapa, minyak biji kakao). Minyak sebagian besar mengandung residu tak jenuh (tak jenuh) asam.
Sifat kimia lemak
1. Hidrolisis, atau saponifikasi , gemuk terjadi di bawah aksi air, dengan partisipasi enzim atau katalis asam (reversibel), dalam hal ini, alkohol terbentuk - gliserol dan campuran asam karboksilat:
atau alkali (ireversibel). Hidrolisis alkali menghasilkan garam dari asam lemak yang lebih tinggi yang disebut sabun. Sabun diperoleh dengan hidrolisis lemak dengan adanya alkali:
Sabun adalah garam kalium dan natrium dari asam karboksilat yang lebih tinggi.
2. Hidrogenasi lemak – konversi minyak nabati cair menjadi lemak padat sangat penting untuk keperluan makanan. Produk dari hidrogenasi minyak adalah lemak padat (lemak buatan, saloma). Margarin- lemak yang dapat dimakan, terdiri dari campuran minyak terhidrogenasi (bunga matahari, jagung, biji kapas, dll.), lemak hewani, susu dan perasa (garam, gula, vitamin, dll.).
Beginilah cara mendapatkan margarin di industri:
Di bawah kondisi proses hidrogenasi minyak (suhu tinggi, katalis logam), beberapa residu asam yang mengandung ikatan cis C=C diisomerisasi menjadi isomer trans yang lebih stabil. Peningkatan kandungan residu asam trans-tak jenuh dalam margarin (terutama pada varietas murah) meningkatkan risiko aterosklerosis, kardiovaskular, dan penyakit lainnya.
Reaksi untuk memperoleh lemak (esterifikasi)
Penggunaan lemak
Lemak adalah makanan. Peran biologis lemak
Lemak hewani dan minyak nabati, bersama dengan protein dan karbohidrat, adalah salah satu komponen utama nutrisi manusia normal. Mereka adalah sumber energi utama: 1 g lemak ketika teroksidasi penuh (terjadi dalam sel dengan partisipasi oksigen) menyediakan 9,5 kkal (sekitar 40 kJ) energi, yang hampir dua kali lipat dari yang dapat diperoleh dari protein. atau karbohidrat. Selain itu, cadangan lemak dalam tubuh praktis tidak mengandung air, sedangkan molekul protein dan karbohidrat selalu dikelilingi oleh molekul air. Akibatnya, satu gram lemak menyediakan hampir 6 kali lebih banyak energi daripada satu gram pati hewani - glikogen. Dengan demikian, lemak harus dianggap sebagai "bahan bakar" berkalori tinggi. Pada dasarnya, dihabiskan untuk menjaga suhu normal tubuh manusia, serta untuk melatih berbagai otot, sehingga bahkan ketika seseorang tidak melakukan apa-apa (misalnya, tidur), ia membutuhkan sekitar 350 kJ energi setiap jam untuk menutupi biaya energi. , tentang daya yang sama memiliki bohlam listrik 100 watt.
Untuk memberi tubuh energi dalam kondisi buruk, cadangan lemak dibuat di dalamnya, yang disimpan di jaringan subkutan, di lipatan lemak peritoneum - yang disebut omentum. Lemak subkutan melindungi tubuh dari hipotermia (terutama fungsi lemak ini penting untuk hewan laut). Selama ribuan tahun, orang telah melakukan pekerjaan fisik yang berat, yang membutuhkan banyak energi dan, karenanya, meningkatkan nutrisi. Hanya 50 g lemak yang cukup untuk memenuhi kebutuhan energi minimum manusia setiap hari. Namun, dengan aktivitas fisik sedang, orang dewasa harus menerima sedikit lebih banyak lemak dari makanan, tetapi jumlahnya tidak boleh melebihi 100 g (ini memberikan sepertiga dari kandungan kalori makanan sekitar 3000 kkal). Perlu dicatat bahwa setengah dari 100 g ini ditemukan dalam makanan dalam bentuk yang disebut lemak tersembunyi. Lemak ditemukan di hampir semua bahan makanan: dalam jumlah kecil bahkan dalam kentang (ada 0,4% di antaranya), dalam roti (1-2%), dalam oatmeal (6%). Susu biasanya mengandung 2-3% lemak (tetapi ada juga jenis susu skim khusus). Cukup banyak lemak tersembunyi dalam daging tanpa lemak - dari 2 hingga 33%. Lemak tersembunyi hadir dalam produk dalam bentuk partikel kecil individu. Lemak dalam bentuk yang hampir murni adalah lemak babi dan minyak sayur; dalam mentega sekitar 80% lemak, dalam ghee - 98%. Tentu saja, semua rekomendasi konsumsi lemak di atas adalah rata-rata, tergantung pada jenis kelamin dan usia, aktivitas fisik, dan kondisi iklim. Dengan konsumsi lemak yang berlebihan, seseorang dengan cepat menambah berat badan, tetapi kita tidak boleh lupa bahwa lemak dalam tubuh juga dapat disintesis dari produk lain. Tidak mudah untuk "mengurangi" kalori ekstra melalui aktivitas fisik. Misalnya, jogging 7 km, seseorang menghabiskan jumlah energi yang kira-kira sama dengan yang diterimanya dengan makan hanya seratus gram cokelat (35% lemak, 55% karbohidrat).Fisiolog telah menemukan bahwa dengan aktivitas fisik, yaitu 10 kali lebih tinggi dari biasanya, seseorang yang menerima diet lemak benar-benar kelelahan setelah 1,5 jam. Dengan diet karbohidrat, seseorang menahan beban yang sama selama 4 jam. Hasil yang tampaknya paradoks ini dijelaskan oleh kekhasan proses biokimia. Terlepas dari "intensitas energi" lemak yang tinggi, memperoleh energi darinya di dalam tubuh adalah proses yang lambat. Hal ini disebabkan oleh reaktivitas lemak yang rendah, terutama rantai hidrokarbonnya. Karbohidrat, meskipun memberikan lebih sedikit energi daripada lemak, "mengalokasikannya" jauh lebih cepat. Oleh karena itu, sebelum melakukan aktivitas fisik, lebih baik makan yang manis daripada yang berlemak. Kelebihan lemak dalam makanan, terutama lemak hewani, juga meningkatkan risiko penyakit seperti aterosklerosis, gagal jantung, dll. dalam lemak hewani (tetapi kita tidak boleh lupa bahwa dua pertiga kolesterol disintesis dalam tubuh dari makanan non-lemak - karbohidrat dan protein).
Diketahui bahwa sebagian besar lemak yang dikonsumsi harus berupa minyak nabati, yang mengandung senyawa yang sangat penting bagi tubuh - asam lemak tak jenuh ganda dengan beberapa ikatan rangkap. Asam ini disebut "esensial". Seperti vitamin, mereka harus dipasok ke tubuh dalam bentuk jadi. Dari jumlah tersebut, asam arakidonat memiliki aktivitas tertinggi (disintesis dalam tubuh dari asam linoleat), aktivitas paling sedikit adalah asam linolenat (10 kali lebih rendah dari asam linoleat). Menurut berbagai perkiraan, kebutuhan manusia sehari-hari akan asam linoleat berkisar antara 4 hingga 10 g. Sebagian besar asam linoleat (hingga 84%) ada dalam minyak safflower, diperas dari biji safflower, tanaman tahunan dengan bunga oranye cerah. Banyak asam ini juga ditemukan dalam minyak bunga matahari dan kacang.
Menurut ahli gizi, diet seimbang harus mengandung 10% asam tak jenuh ganda, 60% tak jenuh tunggal (terutama asam oleat) dan 30% jenuh. Rasio inilah yang dipastikan jika seseorang menerima sepertiga lemak dalam bentuk minyak nabati cair - dalam jumlah 30-35 g per hari. Minyak ini juga ditemukan dalam margarin, yang mengandung 15 hingga 22% asam lemak jenuh, 27 hingga 49% asam lemak tak jenuh, dan 30 hingga 54% asam lemak tak jenuh ganda. Sebagai perbandingan, mentega mengandung 45-50% asam lemak jenuh, 22-27% asam lemak tak jenuh, dan kurang dari 1% asam lemak tak jenuh ganda. Dalam hal ini, margarin berkualitas tinggi lebih sehat daripada mentega.
Harus diingat!!!
Asam lemak jenuh secara negatif mempengaruhi metabolisme lemak, fungsi hati dan berkontribusi pada perkembangan aterosklerosis. Tak jenuh (terutama asam linoleat dan arakidonat) mengatur metabolisme lemak dan terlibat dalam pembuangan kolesterol dari tubuh. Semakin tinggi kandungan asam lemak tak jenuh, semakin rendah titik leleh lemak. Kandungan kalori lemak hewani padat dan lemak nabati cair kira-kira sama, tetapi nilai fisiologis lemak nabati jauh lebih tinggi. Lemak susu memiliki kualitas yang lebih berharga. Ini mengandung sepertiga asam lemak tak jenuh dan, tersisa dalam bentuk emulsi, mudah diserap oleh tubuh. Terlepas dari kualitas positif ini, hanya lemak susu yang tidak boleh dikonsumsi, karena tidak ada lemak yang mengandung komposisi asam lemak yang ideal. Yang terbaik adalah mengonsumsi lemak yang berasal dari hewan dan nabati. Rasio mereka harus 1:2,3 (70% hewani dan 30% nabati) untuk orang muda dan setengah baya. Diet orang tua harus didominasi oleh lemak nabati.
Lemak tidak hanya berpartisipasi dalam proses metabolisme, tetapi juga disimpan sebagai cadangan (terutama di dinding perut dan di sekitar ginjal). Cadangan lemak menyediakan proses metabolisme, menjaga protein untuk hidup. Lemak ini memberikan energi selama latihan, jika ada sedikit lemak dalam makanan, serta pada penyakit parah, ketika nafsu makan berkurang, tidak cukup dipasok dengan makanan.
Konsumsi lemak yang berlebihan dengan makanan berbahaya bagi kesehatan: disimpan dalam jumlah besar sebagai cadangan, yang meningkatkan berat badan, kadang-kadang menyebabkan kerusakan bentuk. Konsentrasinya dalam darah meningkat, yang, sebagai faktor risiko, berkontribusi pada perkembangan aterosklerosis, penyakit jantung koroner, hipertensi, dll.
LATIHAN
1. Ada 148 g campuran dua senyawa organik dengan komposisi yang sama C 3 H 6 O 2. Tentukan strukturnya nilai dan fraksi massanya dalam campuran, jika diketahui salah satu dari mereka, ketika berinteraksi dengan kelebihan natrium bikarbonat, melepaskan 22,4 l (N.O.) karbon monoksida ( IV), dan yang lainnya tidak bereaksi dengan natrium karbonat dan larutan amonia oksida perak, tetapi ketika dipanaskan dengan larutan natrium hidroksida berair, membentuk alkohol dan garam asam.
Keputusan:
Diketahui bahwa karbon monoksida ( IV ) dilepaskan ketika natrium karbonat bereaksi dengan asam. Hanya ada satu asam dengan komposisi C 3 H 6 O 2 - propionat, CH 3 CH 2 COOH.
C 2 H 5 COOH + N aHCO 3 → C 2 H 5 COONa + CO 2 + H 2 O.
Berdasarkan kondisi tersebut, 22,4 liter CO2 yang dilepaskan, yaitu 1 mol, yang berarti juga terdapat 1 mol asam dalam campuran. Massa molar senyawa organik awal adalah: M (C 3 H 6 O 2) \u003d 74 g / mol, oleh karena itu 148 g adalah 2 mol.
Senyawa kedua setelah hidrolisis membentuk alkohol dan garam asam, yang berarti itu adalah ester:
RCOOR' + NaOH → RCONa + R'OH.
Komposisi C 3 H 6 O 2 sesuai dengan dua ester: etil format HSOOS 2 H 5 dan metil asetat CH 3 SOOSH 3. Ester asam format bereaksi dengan larutan amonia dari perak oksida, sehingga ester pertama tidak memenuhi kondisi masalah. Oleh karena itu, zat kedua dalam campuran adalah metil asetat.
Karena campuran mengandung satu mol senyawa dengan massa molar yang sama, fraksi massanya sama dan berjumlah 50%.
Menjawab. 50% CH 3 CH 2 COOH, 50% CH 3 COOCH 3 .
2. Massa jenis uap relatif ester terhadap hidrogen adalah 44. Selama hidrolisis ester ini, dua senyawa terbentuk, pembakaran dengan jumlah yang sama menghasilkan volume karbon dioksida yang sama (dalam kondisi yang sama). rumus struktur eter ini.
Keputusan:
Rumus umum ester yang dibentuk oleh alkohol dan asam jenuh adalah C n H 2 n Tentang 2 . Nilai n dapat ditentukan dari densitas hidrogen:
M (C n H 2 n O 2) \u003d 14 n + 32 = 44 . 2 = 88 g/mol,
dari mana n = 4, yaitu eter mengandung 4 atom karbon. Karena pembakaran alkohol dan asam yang terbentuk selama hidrolisis ester melepaskan karbon dioksida dengan volume yang sama, asam dan alkohol mengandung jumlah atom karbon yang sama, masing-masing dua. Jadi, ester yang diinginkan dibentuk oleh asam asetat dan etanol dan disebut etil asetat:
CH 3 - |
O-S 2 H 5 |
Menjawab. Etil asetat, CH 3 COOS 2 H 5 .
________________________________________________________________
3. Selama hidrolisis suatu ester, massa molarnya adalah 130 g / mol, terbentuk asam A dan alkohol B. Tentukan struktur ester jika diketahui bahwa garam perak dari asam tersebut mengandung 59,66% perak dengan bobot. Alkohol B tidak teroksidasi oleh natrium dikromat dan mudah bereaksi dengan asam klorida membentuk alkil klorida.
Keputusan:
Ester memiliki rumus umum RCOOR '. Diketahui bahwa garam perak dari asam, RCOOAg , mengandung 59,66% perak, oleh karena itu massa molar garam adalah: M (RCOOAg) \u003d M (A g )/0,5966 = 181 g/mol, dari mana PAK ) \u003d 181- (12 + 2. 16 + 108) \u003d 29 g / mol. Radikal ini adalah etil, C 2 H 5 , dan esternya dibentuk oleh asam propionat: C2H5COOR'.
Massa molar dari radikal kedua adalah: M (R ') \u003d M (C 2 H 5 COOR ') - M (C 2 H 5 COO) \u003d 130-73 \u003d 57 g / mol. Radikal ini memiliki rumus molekul C 4 H 9 . Dengan syarat, alkohol C 4 H 9 OH tidak teroksidasi Na 2 C r 2 Sekitar 7 dan mudah bereaksi dengan HCl oleh karena itu, alkohol ini tersier, (CH 3) 3 SON.
Jadi, ester yang diinginkan dibentuk oleh asam propionat dan tert-butanol dan disebut tert-butil propionat:
CH 3 |
||
C 2 H 5 — |
BERSAMA- |
C-CH3 |
CH 3 |
Menjawab . tert-butil propionat.
________________________________________________________________
4. Tulis dua rumus yang mungkin untuk lemak yang memiliki 57 atom karbon dalam satu molekul dan bereaksi dengan iodin dengan perbandingan 1:2. Komposisi lemak mengandung residu asam dengan jumlah atom karbon genap.
Keputusan:
Rumus umum untuk lemak:
dimana R, R', R "- radikal hidrokarbon yang mengandung jumlah atom karbon ganjil (atom lain dari residu asam adalah bagian dari gugus -CO-). Tiga radikal hidrokarbon berjumlah 57-6 = 51 atom karbon. Dapat diasumsikan bahwa masing-masing radikal mengandung 17 atom karbon.
Karena satu molekul lemak dapat mengikat dua molekul yodium, ada dua ikatan rangkap atau satu ikatan rangkap tiga untuk tiga radikal. Jika dua ikatan rangkap berada pada radikal yang sama, maka lemak tersebut mengandung residu asam linoleat ( R \u003d C 17 H 31) dan dua residu asam stearat ( R' = R “= C 17 H 35). Jika dua ikatan rangkap berada pada radikal yang berbeda, maka lemak tersebut mengandung dua residu asam oleat ( R \u003d R ' \u003d C 17 H 33 ) dan residu asam stearat ( R "= C 17 H 35). Kemungkinan formula lemak:
|
|
________________________________________________________________
5.
TUGAS UNTUK SOLUSI INDEPENDEN
1. Apa yang dimaksud dengan reaksi esterifikasi.
2. Apa perbedaan struktur lemak padat dan cair.
3. Apa saja sifat kimia lemak.
4. Berikan persamaan reaksi untuk produksi metil format.
5. Tuliskan rumus struktur dua ester dan asam yang memiliki komposisi C 3 H 6 O 2 . Beri nama zat-zat ini menurut nomenklatur internasional.
6. Tuliskan persamaan reaksi esterifikasi antara: a) asam asetat dan 3-metilbutanol-1; b) asam butirat dan propanol-1. Sebutkan eter.
7. Berapa gram lemak yang diambil jika 13,44 liter hidrogen (no) diperlukan untuk menghidrogenasi asam yang terbentuk sebagai hasil hidrolisisnya.
8. Hitung fraksi massa hasil ester yang terbentuk jika 32 g asam asetat dan 50 g propanol-2 dipanaskan dengan asam sulfat pekat, jika 24 g ester terbentuk.
9. Untuk hidrolisis sampel lemak seberat 221 g, dibutuhkan 150 g larutan natrium hidroksida dengan fraksi massa alkali 0,2. Sarankan formula struktural dari lemak asli.
10. Hitung volume larutan kalium hidroksida dengan fraksi massa alkali 0,25 dan kepadatan 1,23 g / cm 3, yang harus dikeluarkan untuk melakukan hidrolisis 15 g campuran yang terdiri dari asam etanoat etil ester, asam metanoat propil ester dan metil ester asam propanoat.
PENGALAMAN VIDEO
1. Reaksi apa yang mendasari pembuatan ester: |
|
a) netralisasi |
b) polimerisasi |
c) esterifikasi |
d) hidrogenasi |
2. Berapa banyak ester isomer yang sesuai dengan rumus C 4 H 8 O 2: |
|
a) 2 |
|
Ester dapat dianggap sebagai turunan asam di mana atom hidrogen dalam gugus karboksil digantikan oleh radikal hidrokarbon:
Tata nama.
Ester dinamai asam dan alkohol, residu yang terlibat dalam pembentukannya, misalnya, H-CO-O-CH3 - metil format, atau metil ester asam format; - etil asetat, atau etil ester asam asetat.
Cara untuk mendapatkan.
1. Interaksi alkohol dan asam (reaksi esterifikasi):
2. Interaksi asam klorida dan alkohol (atau alkoholat logam alkali):
properti fisik.
Ester dari asam dan alkohol yang lebih rendah adalah cairan yang lebih ringan dari air, dengan bau yang menyenangkan. Hanya ester dengan jumlah atom karbon terkecil yang larut dalam air. Ester mudah larut dalam alkohol dan distilasi eter.
Sifat kimia.
1. Hidrolisis ester adalah reaksi terpenting dari kelompok zat ini. Hidrolisis di bawah aksi air adalah reaksi reversibel. Alkali digunakan untuk menggeser kesetimbangan ke kanan:
2. Reduksi ester dengan hidrogen mengarah pada pembentukan dua alkohol:
3. Di bawah aksi amonia, ester diubah menjadi amida asam:
lemak. Lemak adalah campuran ester yang dibentuk oleh gliserol alkohol trihidrat dan asam lemak yang lebih tinggi. Rumus umum untuk lemak:
di mana R - radikal asam lemak yang lebih tinggi.
Lemak yang paling umum adalah asam palmitat dan stearat jenuh dan asam oleat dan linoleat tak jenuh.
Menjadi gemuk.
Saat ini, hanya mendapatkan lemak dari sumber alami hewani atau nabati yang penting secara praktis.
properti fisik.
Lemak yang dibentuk oleh asam jenuh berbentuk padat, dan lemak tak jenuh berbentuk cair. Semua sangat buruk larut dalam air, larut dalam dietil eter.
Sifat kimia.
1. Hidrolisis, atau saponifikasi lemak terjadi di bawah aksi air (reversibel) atau alkali (ireversibel):
Hidrolisis alkali menghasilkan garam dari asam lemak yang lebih tinggi yang disebut sabun.
2. Hidrogenasi lemak adalah proses penambahan hidrogen pada residu asam tak jenuh yang menyusun lemak. Dalam hal ini, residu asam tak jenuh berubah menjadi residu asam jenuh, dan lemak dari cairan berubah menjadi padatan.
Dari nutrisi yang paling penting - protein, lemak dan karbohidrat - lemak memiliki cadangan energi terbesar.
Ester- turunan fungsional asam karboksilat,
dalam molekul yang gugus hidroksil (-OH) digantikan oleh residu alkohol (-OR)
Ester asam karboksilat – senyawa dengan rumus umum
R–COOR",di mana R dan R" adalah radikal hidrokarbon.
Ester asam karboksilat monobasa jenuh memiliki rumus umum:
Properti fisik:
Cairan yang mudah menguap dan tidak berwarna
Tidak larut dalam air
Lebih sering dengan bau yang menyenangkan
Lebih ringan dari air
Ester ditemukan dalam bunga, buah-buahan, beri. Mereka menentukan bau spesifik mereka.
Mereka adalah bagian integral dari minyak esensial (sekitar 3000 ef.m. diketahui - oranye, lavender, mawar, dll.)
Ester dari asam karboksilat yang lebih rendah dan alkohol monohidrat yang lebih rendah memiliki aroma bunga, buah, dan buah yang menyenangkan. Ester dari asam monobasa yang lebih tinggi dan alkohol monohidrat yang lebih tinggi adalah dasar dari lilin alami. Misalnya, lilin lebah mengandung ester asam palmitat dan alkohol mirisil (mirsil palmitat):
CH 3 (CH 2) 14 –CO–O–(CH 2) 29 CH 3
|
Aroma. Formula struktural. |
nama ester |
|
apel
|
Etil eter asam 2-metilbutanoat |
|
ceri
|
Asam format amil ester |
|
Pir
|
Asam asetat isoamil ester |
|
Sebuah nanas |
Etil ester asam butirat (etil butirat) |
|
pisang
|
Asam asetat isobutil ester (pada isoamil asetat juga berbau seperti pisang) |
|
Melati
|
Benzil eter asetat (benzil asetat) |
Nama pendek ester dibangun berdasarkan nama radikal (R ") dalam residu alkohol dan nama gugus RCOO - dalam residu asam. Misalnya, etil ester asam asetat CH 3 COO C 2 H 5 ditelepon etil asetat.
Aplikasi
· Sebagai pengharum dan penambah bau pada industri makanan dan wewangian (pembuatan sabun, parfum, krim);
· Dalam produksi plastik, karet sebagai plasticizer.
Plasticizer - zat yang dimasukkan ke dalam komposisi bahan polimer untuk memberikan (atau meningkatkan) elastisitas dan (atau) plastisitas selama pemrosesan dan operasi.
Aplikasi dalam kedokteran
Pada akhir abad ke-19 - awal abad ke-20, ketika sintesis organik mengambil langkah pertamanya, banyak ester disintesis dan diuji oleh ahli farmakologi. Mereka menjadi dasar obat-obatan seperti salol, validol, dll. Sebagai iritan lokal dan analgesik, metil salisilat banyak digunakan, yang sekarang praktis digantikan oleh obat-obatan yang lebih efektif.
Mendapatkan ester
Ester dapat diperoleh dengan mereaksikan asam karboksilat dengan alkohol ( reaksi esterifikasi). Katalis adalah asam mineral.
Video "Memperoleh asetat etil eter"
Video "Memperoleh boron etil eter"
Reaksi esterifikasi di bawah katalisis asam adalah reversibel. Proses sebaliknya - pemisahan ester oleh aksi air untuk membentuk asam karboksilat dan alkohol - disebut hidrolisis ester.
RCOOR" + H2O (H+) RCOOH + R"OH
Hidrolisis dengan adanya alkali berlangsung secara ireversibel (karena anion karboksilat bermuatan negatif RCOO tidak bereaksi dengan reagen nukleofilik - alkohol).
Reaksi ini disebut saponifikasi ester(dengan analogi dengan hidrolisis basa ikatan ester dalam lemak dalam produksi sabun).
Perwakilan ester yang paling penting adalah lemak.
Lemak, minyak
lemak- ini adalah ester dari gliserol dan monoatomik yang lebih tinggi. Nama umum untuk senyawa tersebut adalah trigliserida atau triasilgliserol, di mana asil adalah residu asam karboksilat -C(O)R. Komposisi trigliserida alam meliputi residu asam jenuh (palmitat C 15 H 31 COOH, stearat C 17 H 35 COOH) dan asam tak jenuh (oleat C 17 H 33 COOH, linoleat C 17 H 31 COOH). Asam karboksilat yang lebih tinggi, yang merupakan bagian dari lemak, selalu memiliki jumlah atom karbon genap (C 8 - C 18) dan residu hidrokarbon yang tidak bercabang. Lemak dan minyak alami adalah campuran gliserida dari asam karboksilat yang lebih tinggi.
Komposisi dan struktur lemak dapat dicerminkan oleh rumus umum:
Esterifikasi- reaksi pembentukan ester.
Komposisi lemak dapat mencakup residu asam karboksilat jenuh dan tak jenuh dalam berbagai kombinasi.
Dalam kondisi normal, lemak yang mengandung residu asam tak jenuh dalam komposisinya paling sering berbentuk cair. Mereka disebut minyak. Pada dasarnya, ini adalah lemak nabati - biji rami, rami, bunga matahari dan minyak lainnya (kecuali minyak kelapa sawit dan kelapa - padat dalam kondisi normal). Yang kurang umum adalah lemak cair yang berasal dari hewan, seperti minyak ikan. Sebagian besar lemak alami yang berasal dari hewan dalam kondisi normal adalah zat padat (melebur) dan terutama mengandung residu asam karboksilat jenuh, seperti lemak daging kambing.
Komposisi lemak menentukan sifat fisik dan kimianya.
Sifat fisik lemak
Lemak tidak larut dalam air, tidak memiliki titik leleh yang jelas, dan mengembang secara signifikan ketika dilelehkan.
Keadaan agregat lemak adalah padat, hal ini disebabkan oleh fakta bahwa lemak mengandung residu asam jenuh dan molekul lemak mampu berkemas secara padat. Komposisi minyak termasuk residu asam tak jenuh dalam konfigurasi cis, oleh karena itu, pengemasan molekul yang padat tidak mungkin dilakukan, dan keadaan agregasinya cair.
Sifat kimia lemak
Lemak (minyak) adalah ester dan dicirikan oleh reaksi ester.
Jelas bahwa untuk lemak yang mengandung residu asam karboksilat tak jenuh, semua reaksi senyawa tak jenuh adalah karakteristik. Mereka menghilangkan warna air bromin, masuk ke dalam reaksi adisi lainnya. Reaksi yang paling penting dalam istilah praktis adalah hidrogenasi lemak. Ester padat diperoleh dengan hidrogenasi lemak cair. Reaksi inilah yang mendasari produksi margarin, lemak padat dari minyak nabati. Secara konvensional, proses ini dapat dijelaskan dengan persamaan reaksi:
Semua lemak, seperti ester lainnya, mengalami hidrolisis:
Hidrolisis ester adalah reaksi reversibel. Untuk membentuk produk hidrolisis, itu dilakukan di lingkungan basa (dengan adanya alkali atau Na 2 CO 3). Dalam kondisi ini, hidrolisis lemak berlangsung secara terbalik, dan mengarah pada pembentukan garam asam karboksilat, yang disebut. lemak dalam suasana basa disebut saponifikasi lemak.
Ketika lemak disabunkan, gliserol dan sabun terbentuk - garam natrium dan kalium dari asam karboksilat yang lebih tinggi:
Saponifikasi- hidrolisis basa lemak, mendapatkan sabun.
sabun- campuran garam natrium (kalium) dari asam karboksilat pembatas yang lebih tinggi (sabun natrium - padat, kalium - cair).
Sabun adalah surfaktan (disingkat surfaktan, deterjen). Efek deterjen dari sabun disebabkan oleh fakta bahwa sabun mengemulsi lemak. Sabun membentuk misel dengan polutan (dengan syarat, ini adalah lemak dengan berbagai inklusi).
Bagian lipofilik dari molekul sabun larut dalam polutan, sedangkan bagian hidrofilik berada di permukaan misel. Misel diisi dengan nama yang sama, oleh karena itu mereka saling tolak, sementara polutan dan air berubah menjadi emulsi (praktis, ini adalah air kotor).
Sabun juga terdapat dalam air, yang menciptakan lingkungan basa.
Sabun tidak dapat digunakan dalam air keras dan air laut, karena kalsium (magnesium) stearat yang dihasilkan tidak larut dalam air.
Jika asam awal adalah polibasa, maka pembentukan ester penuh dimungkinkan - semua gugus H2O diganti, atau ester asam - substitusi parsial. Untuk asam monobasa, hanya ester penuh yang mungkin (Gbr. 1).
Beras. satu. CONTOH ESTER berdasarkan asam anorganik dan karboksilat
Tata nama ester.
Nama dibuat sebagai berikut: pertama, gugus R yang melekat pada asam ditunjukkan, kemudian nama asam dengan akhiran "at" (seperti pada nama garam anorganik: karbon pada natrium, nitrat pada kromium). Contoh pada gambar. 2
Beras. 2. NAMA ester. Fragmen molekul dan fragmen namanya yang sesuai disorot dengan warna yang sama. Ester biasanya dianggap sebagai produk reaksi antara asam dan alkohol, misalnya butil propionat dapat dianggap sebagai produk reaksi asam propionat dan butanol.
Jika seseorang menggunakan hal yang sepele ( cm. TRIVIAL NAMA ZAT) nama asam awal, maka kata “eter” termasuk dalam nama senyawa, misalnya C 3 H 7 COOC 5 H 11 adalah amil ester dari asam butirat.
Klasifikasi dan komposisi ester.
Di antara ester yang dipelajari dan banyak digunakan, mayoritas adalah senyawa yang berasal dari asam karboksilat. Ester berdasarkan mineral (anorganik) asam tidak begitu beragam, karena kelas asam mineral lebih sedikit daripada asam karboksilat (keragaman senyawa adalah salah satu ciri kimia organik).
Ketika jumlah atom C dalam asam karboksilat awal dan alkohol tidak melebihi 6-8, ester yang sesuai adalah cairan berminyak tidak berwarna, paling sering dengan bau buah. Mereka membentuk kelompok ester buah. Jika alkohol aromatik (mengandung inti aromatik) terlibat dalam pembentukan ester, maka senyawa tersebut, sebagai aturan, memiliki bau bunga daripada bau buah. Semua senyawa dari kelompok ini praktis tidak larut dalam air, tetapi mudah larut dalam sebagian besar pelarut organik. Senyawa-senyawa ini menarik karena berbagai aroma yang menyenangkan (Tabel 1), beberapa di antaranya pertama kali diisolasi dari tanaman dan kemudian disintesis secara artifisial.
| tab. satu. BEBERAPA ESTER, dengan aroma buah atau bunga (fragmen alkohol awal dalam rumus senyawa dan nama dicetak tebal) | ||
| Formula Ester | Nama | Aroma |
| CH 3 SOO C 4 H 9 | butil asetat | pir |
| C3H7COO CH 3 | metil ester asam butirat | apel |
| C3H7COO C2H5 | Etil ester asam butirat | nanas |
| C 4 H 9 COO C2H5 | Etil | merah tua |
| C 4 H 9 COO C 5 H 11 | isoamil ester asam isovalerat | pisang |
| CH 3 SOO CH 2 C 6 H 5 | benzil asetat | melati |
| C 6 H 5 SOO CH 2 C 6 H 5 | benzil benzoat | bunga |
Dengan bertambahnya ukuran gugus organik yang menyusun ester menjadi C 15-30, senyawa tersebut memperoleh konsistensi plastis, zat yang mudah dilunakkan. Kelompok ini disebut lilin dan umumnya tidak berbau. Lilin lebah mengandung campuran berbagai ester, salah satu komponen lilin yang mampu mengisolasi dan menentukan komposisinya adalah mirisil ester asam palmitat C 15 H 31 COOC 31 H 63 . Lilin Cina (produk isolasi cochineal - serangga Asia Timur) mengandung ceryl ester asam cerotinic C 25 H 51 COOS 26 H 53. Selain itu, lilin mengandung asam karboksilat bebas dan alkohol, termasuk kelompok organik besar. Lilin tidak dibasahi oleh air, larut dalam bensin, kloroform, benzena.
Kelompok ketiga adalah lemak. Berbeda dengan dua kelompok sebelumnya berdasarkan alkohol monohidrat ROH, semua lemak adalah ester yang terbentuk dari alkohol trihidrat gliserol HOCH 2 -CH (OH) -CH 2 OH. Asam karboksilat, yang merupakan bagian dari lemak, biasanya memiliki rantai hidrokarbon dengan 9-19 atom karbon. Lemak hewani (mentega sapi, domba, lemak babi) adalah zat plastik yang dapat melebur. Lemak nabati (zaitun, biji kapas, minyak bunga matahari) adalah cairan kental. Lemak hewani terutama terdiri dari campuran gliserida asam stearat dan palmitat (Gbr. 3A, B). Minyak nabati mengandung gliserida asam dengan rantai karbon yang sedikit lebih pendek: laurat C 11 H 23 COOH dan miristat C 13 H 27 COOH. (seperti stearat dan palmitat adalah asam jenuh). Minyak semacam itu dapat disimpan di udara untuk waktu yang lama tanpa mengubah konsistensinya, dan karenanya disebut tidak mengering. Sebaliknya, minyak biji rami mengandung gliserida asam linoleat tak jenuh (Gbr. 3B). Ketika diterapkan dalam lapisan tipis ke permukaan, minyak seperti itu mengering di bawah aksi oksigen atmosfer selama polimerisasi ikatan rangkap, dan film elastis terbentuk yang tidak larut dalam air dan pelarut organik. Berdasarkan minyak biji rami, minyak pengering alami dibuat.
Beras. 3. gliserida asam stearat dan palmitat (A DAN B)- komponen lemak hewani. Asam linoleat gliserida (B) adalah komponen minyak biji rami.
Ester asam mineral (alkil sulfat, alkil borat yang mengandung fragmen alkohol yang lebih rendah C 1–8) adalah cairan berminyak, ester dari alkohol yang lebih tinggi (dimulai dengan C 9) adalah senyawa padat.
Sifat kimia ester.
Yang paling khas untuk ester asam karboksilat adalah pemutusan hidrolitik (di bawah aksi air) ikatan ester; dalam media netral, ia berlangsung perlahan dan terasa dipercepat dengan adanya asam atau basa, karena Ion H+ dan H2O- mengkatalisis proses ini (Gbr. 4A), dengan ion hidroksida bertindak lebih efisien. Hidrolisis dengan adanya basa disebut saponifikasi. Jika kita mengambil sejumlah alkali yang cukup untuk menetralkan semua asam yang terbentuk, maka terjadi saponifikasi sempurna dari ester. Proses seperti itu dilakukan pada skala industri, dan gliserol dan asam karboksilat yang lebih tinggi (С15-19) diperoleh dalam bentuk garam logam alkali, yang merupakan sabun (Gbr. 4B). Fragmen asam tak jenuh yang terkandung dalam minyak nabati, seperti senyawa tak jenuh lainnya, dapat dihidrogenasi, hidrogen ditambahkan ke ikatan rangkap, dan senyawa yang mirip dengan lemak hewani terbentuk (Gbr. 4B). Dengan cara ini, lemak padat diperoleh dalam industri berdasarkan minyak bunga matahari, kedelai atau jagung. Margarin dibuat dari produk hidrogenasi minyak nabati yang dicampur dengan lemak hewani alami dan berbagai bahan tambahan makanan.
Metode utama sintesis adalah interaksi asam karboksilat dan alkohol, dikatalisis oleh asam dan disertai dengan pelepasan air. Reaksi ini adalah kebalikan dari yang ditunjukkan pada Gambar. 3A. Agar proses berjalan ke arah yang benar (sintesis ester), air didistilasi (distilasi lepas) dari campuran reaksi. Studi khusus menggunakan atom berlabel memungkinkan untuk menetapkan bahwa selama sintesis, atom O, yang merupakan bagian dari air yang dihasilkan, terlepas dari asam (ditandai dengan bingkai titik-titik merah), dan bukan dari alkohol (varian yang belum direalisasi adalah disorot dengan bingkai putus-putus biru).
Ester asam anorganik, misalnya, nitrogliserin, diperoleh sesuai dengan skema yang sama (Gbr. 5B). Alih-alih asam, klorida asam dapat digunakan, metode ini berlaku untuk asam karboksilat (Gbr. 5C) dan asam anorganik (Gbr. 5D).
Interaksi garam asam karboksilat dengan haloalkil RCl juga mengarah pada ester (Gbr. 5D), reaksinya mudah karena tidak dapat diubah - garam anorganik yang dilepaskan segera dikeluarkan dari media reaksi organik dalam bentuk endapan.
Penggunaan ester.
Etil format HCOOS 2 H 5 dan etil asetat H 3 COOS 2 H 5 digunakan sebagai pelarut untuk pernis selulosa (berdasarkan nitroselulosa dan selulosa asetat).
Ester berdasarkan alkohol dan asam yang lebih rendah (Tabel 1) digunakan dalam industri makanan untuk membuat sari buah, dan ester berdasarkan alkohol aromatik digunakan dalam industri parfum.
Poles, pelumas, komposisi impregnasi untuk kertas (kertas lilin) dan kulit terbuat dari lilin, mereka juga merupakan bagian dari krim kosmetik dan salep obat.
Lemak, bersama dengan karbohidrat dan protein, membentuk satu set produk makanan yang diperlukan untuk nutrisi, mereka adalah bagian dari semua sel tumbuhan dan hewan, di samping itu, terakumulasi dalam tubuh, mereka memainkan peran sebagai cadangan energi. Karena konduktivitas termal yang rendah, lapisan lemak melindungi hewan dengan baik (terutama hewan laut - paus atau walrus) dari hipotermia.
Lemak hewani dan nabati adalah bahan baku untuk produksi asam karboksilat, deterjen, dan gliserin yang lebih tinggi (Gbr. 4), yang digunakan dalam industri kosmetik dan sebagai komponen berbagai pelumas.
Nitrogliserin (Gbr. 4) adalah obat yang terkenal dan mudah meledak, dasar dari dinamit.
Atas dasar minyak nabati, minyak pengering dibuat (Gbr. 3), yang merupakan dasar dari cat minyak.
Ester asam sulfat (Gbr. 2) digunakan dalam sintesis organik sebagai agen alkilasi (memperkenalkan gugus alkil ke dalam senyawa), dan ester asam fosfat (Gbr. 5) digunakan sebagai insektisida, serta aditif untuk minyak pelumas.
Mikhail Levitsky
