Gli esteri sono derivati degli acidi carbossilici in cui il gruppo ossidrilico dell’acido è sostituito da un gruppo alcossidico. La loro formula generale è
La parte \mathrm{RCO} deriva dall’acido carbossilico, mentre la parte \mathrm{OR^{\prime}} deriva dall’alcol. Questa distinzione è essenziale per riconoscere il prodotto di una esterificazione di Fischer o di una transesterificazione.
Struttura
| Elemento | Formula | Significato |
|---|---|---|
| Gruppo acilico | \displaystyle \mathrm{RCO-} | proviene dall’acido carbossilico |
| Gruppo alcossidico | \displaystyle \mathrm{-OR^{\prime}} | proviene dall’alcol |
| Estere | \displaystyle \mathrm{RCOOR^{\prime}} | unione acilica-alcossidica |
Il carbonile rende l’estere un composto polare; tuttavia, a differenza degli acidi carbossilici, gli esteri non hanno il protone acido del gruppo \mathrm{-COOH} e non formano dimeri acidi per legame a idrogeno.
Preparazione
Le vie più comuni sono:
| Metodo | Schema generale | Nota |
|---|---|---|
| Esterificazione di Fischer | \displaystyle \mathrm{RCOOH+R^{\prime}OH\rightleftharpoons RCOOR^{\prime}+H_2O} | equilibrio acido-catalizzato |
| Reazione con cloruri acilici | \displaystyle \mathrm{RCOCl+R^{\prime}OH\to RCOOR^{\prime}+HCl} | più reattiva, richiede gestione dell’acido prodotto |
| Reazione con anidridi | \displaystyle \mathrm{(RCO)_2O+R^{\prime}OH\to RCOOR^{\prime}+RCOOH} | utile per acilazioni |
| Transesterificazione | \displaystyle \mathrm{RCOOR^{\prime}+R^{\prime\prime}OH\rightleftharpoons RCOOR^{\prime\prime}+R^{\prime}OH} | scambio della parte alcolica |
Reattività
Gli esteri reagiscono per sostituzione nucleofila acilica. Il nucleofilo attacca il carbonile, si forma un intermedio tetraedrico e poi viene espulso un gruppo alcossido o una specie alcolica in condizioni acide.
| Reazione | Prodotto |
|---|---|
| Idrolisi acida | acido carbossilico + alcol |
| Saponificazione | carbossilato + alcol |
| Transesterificazione | nuovo estere + nuovo alcol |
| Riduzione forte | alcoli |
| Reazione con ammoniaca o ammine | ammidi, se le condizioni sono adatte |
Gli esteri sono meno reattivi di cloruri acilici e anidridi, ma più reattivi delle ammidi. La ragione è il bilancio tra elettrofilicità del carbonile e capacità del gruppo uscente.
Proprietà e applicazioni
- Molti esteri piccoli sono volatili e odorosi, per questo compaiono in aromi e profumi.
- Esteri come acetato di etile sono solventi organici comuni.
- I trigliceridi sono triesteri del glicerolo con acidi grassi.
- Poliesteri come PET contengono legami estere ripetuti nella catena.
- Esteri fosforici e solforici compaiono in biochimica e materiali, ma hanno reattività specifiche rispetto agli esteri carbossilici.
Errori comuni
- Confondere esteri ed eteri: gli eteri hanno forma \mathrm{ROR^{\prime}}, gli esteri hanno anche il carbonile \mathrm{C=O}.
- Scambiare la parte acilica con la parte alcolica quando si legge un prodotto.
- Pensare che tutti gli esteri abbiano odore gradevole: dipende da struttura, volatilità e concentrazione.
- Trattare idrolisi acida e saponificazione come equivalenti: la seconda produce carbossilato ed è molto più spinta verso i prodotti.
Vedi anche: Esterificazione di Fischer, Transesterificazione, Derivati degli acidi carbossilici, Saponificazione, Lipidi.