Esteri - Wikipedia

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Gli esteri (al sing. estere) sono composti organici prodotti dalla reazione, detta "esterificazione", di un alcol o di un fenolo con un acido carbossilico o un suo derivato. Tale termine fu introdotto dal chimico Leopold Gmelin (1788-1853).^[1]

Vengono denominati esteri anche i prodotti dell'acilazione degli alcoli con altri acidi inorganici, che danno origine alla famiglia degli esteri inorganici, che hanno proprietà chimiche molto simili agli esteri organici ma la cui struttura caratteristica è leggermente diversa da questa. La nomenclatura degli esteri segue quella dei sali degli acidi reagenti, quindi avremo, per esempio:

• CH₃COOC₂H₅ acetato di etile;
• C₁₅H₃₁COOCH₃ palmitato di metile;

Gli esteri a basso peso molecolare hanno odore gradevole, fruttato; gli altri invece sono inodori. Esteri naturali di elevato peso molecolare sono i grassi e le cere, quest'ultime formate da grassi superiori e da alcoli monovalenti a catena lunga.

• Esterificazione di Fischer:

  OH                    OR' 
  |               -->   |
R-C=O + H+ + R'OH <-- R-C=O +H2O + H+

È una reazione di equilibrio, quindi per migliorare la quantità di prodotto ottenuta si usa l'alcol direttamente come solvente, in maniera tale che sia in eccesso e che spinga la reazione verso i prodotti. Questo implica che l'alcol sia composto, al massimo, da tre atomi di carbonio, altrimenti non riesce più a sciogliere l'acido carbossilico.

• Ottenimento da cloruri acilici:

  Cl               OR'
  |                | 
R-C=O + R'OH --> R-C=O + HCl 

La reazione si esegue in piridina, che svolge tre compiti: fa da solvente, neutralizza l'acido cloridrico che si forma e scioglie il cloruro acilico come complesso attivato, ovvero rende più facile la formazione del prodotto.

• Ottenimento da anidridi:

R-C=O
  |
  O                OR'     OH
  |                |       |
R-C=O + R'OH --> R-C=O + R-C=O

Anche in questo caso la reazione si esegue in piridina per le ragioni già citate sopra; unica differenza è che si forma acido acetico anziché acido cloridrico.

• Ottenimento con diazometano:

È una reazione con rese molto alte, che solitamente si esegue in soluzione eterea; ha però i difetti di costituire una sintesi solo per i metil esteri e di avere a che fare con un composto estremamente pericoloso.
Avviene in due stadi:

1. Trasferimento di un protone dal gruppo carbossilico al diazometano:

2. Reazione di S_n2, dove l'anione carbossilato è il nucleofilo e l'azoto è l'ottimo gruppo uscente:

Le reazioni chimiche tipiche degli esteri sono tutte di sostituzione nucleofila, e precisamente sono la idrolisi acida o retro-Fisher, l'idrolisi basica o saponificazione, la alcolisi e la ammonolisi.

• Idrolisi acida (retro-Fisher):

Sostanzialmente si tratta della stessa reazione di formazione dell'estere, condotta però con pH solo debolmente acido. Riscaldando l'estere con acidi minerali diluiti, il doppio legame C=O viene protonato e si spezza, permettendo ad una molecola d'acqua di reagire con l'estere e riformando l'alcol originale e l'acido con un protone in più, che viene espulso rapidamente.

• Idrolisi basica (saponificazione):

Se invece di un acido diluito si fa reagire l'estere con una base forte e concentrata, questa si combina completamente e definitivamente con l'acido e l'estere scompare dalla soluzione, lasciando il posto al sale dell'acido e all'alcol di partenza, che dato il pH basico della soluzione non possono più combinarsi. Questa reazione viene detta anche saponificazione perché, se l'acido in questione è un derivato carbossilico a catena lunga (acidi grassi superiori), il composto risultante è precisamente il sapone di uso comune.

• Alcolisi o transesterificazione:

In questa reazione l'alcol originale dell'estere viene sostituito (spostato) da un altro, che ne prende il posto: è una reazione di equilibrio molto simile all'idrolisi acida, favorita da un pH acido, e si verifica in un gran numero di reazioni biochimiche. La formula di massima della reazione è:

Come nell'idrolisi acida, il processo ha inizio con la protonazione del legame C=O dell'estere, ma al posto dell'acqua è il secondo alcol presente nella soluzione a reagire. Poiché vengono favorite dallo stesso ambiente, la reazione di alcolisi si svolge in concorrenza con quella di idrolisi acida: quindi per avere una resa sufficiente è necessario usare una concentrazione molto alta dell'alcol da sostituire.

• Ammonolisi:

In questa reazione si usa l'ammoniaca per rompere il legame C=O dell'estere, ottenendo un alcol e una ammide.

La formula generale della reazione è:

dove R'-OH è l'alcol e R-CONH₂ è l'ammide.

Dal punto di vista biologico, gli esteri possono essere suddivisi in tre classi a seconda della lunghezza della catena di atomi di carbonio e del tipo di alcool e di acido.

• Esteri di frutta:

Sono gli esteri più piccoli, in cui sia l'acido che l'alcol hanno una catena di meno di 10 atomi di carbonio; sono molto comuni nelle essenze di frutta, naturali e artificiali. Per esempio:

• CH₃COOC₂H₅ acetato di etile (pera, mela, ribes e frutti di bosco).
• CH₃COOC₅H₁₁ acetato di n-amile (banana, ananas, pera).
• C₄H₉COOC₂H₅ isovalerianato di etile (pesca, valeriana).

• Cere:

Nelle cere le catene di carbonio, sia nell'acido che nell'alcol, sono più lunghe di 10 atomi (a volte più di 30): a volte sono di pari lunghezza. Alcuni classificano le cere nel gruppo dei lipidi semplici, insieme agli oli naturali e ai grassi.

• C₁₅H₃₁COOC₁₆H₃₃ palmitato di cetile (nel bianco di balena o spermaceti).
• C₁₅H₃₁COOC₃₀H₆₁ palmitato di miricile (cera d'api).

• Gliceridi:

Sono senz'altro la classe di esteri più importante dal punto di vista biologico. L'alcol è sempre lo stesso, il glicerolo (detto anche 1,2,3-propantriolo o propantriolo), un alcol trivalente. Gli acidi che reagiscono con il glicerolo sono tutti a catena lunga (da 12 a 20 atomi di carbonio nell'uomo), monoinsaturi o polinsaturi, e monocarbossilici, cioè con un solo gruppo acido carbossile. Quindi si possono avere esteri monogliceridi, digliceridi o trigliceridi a seconda di quanti gruppi ossidrili del glicerolo vengono sostituiti (uno, due o tutti e tre). I componenti più noti dei gliceridi sono l'acido palmitico, l'acido stearico e l'acido oleico.

I monogliceridi e i digliceridi possono essere otticamente attivi, se le loro molecole sono asimmetriche; gli 1,2-digliceridi sono interessanti biologicamente perché sono precursori chimici dei trigliceridi e dei fosfolipidi. Ma di gran lunga più importanti sono i trigliceridi, che costituiscono il gruppo più numeroso di lipidi semplici, cioè di quelle sostanze non solubili in acqua ma solubili nei solventi apolari.

• (EN) IUPAC Gold Book, "esters", su goldbook.iupac.org.
• Esperienze in laboratorio - Gli esteri, su itchiavari.org.

V · D · M Gruppi funzionali
Idrocarburi (C e H)	Alchile (Metile, Etile, Propile, Butile, Pentile) · Alchenile (Allile, Vinile) · Alchinile · Allene · Benzile · Carbene · Carbino · Cumulene · Ponte metilene · Metilidene · Metino · Fenile
Gruppi con C, H e O	Acetossi · Acetile · Acriloile · Acile · Formile · Alcossi (Metossi) · Benzoile · Carbonile · Carbossile · Diossirano · Epossidi · Estere · Etere · Etilendiossi · Idrossile · Chetone · Metilendiossi · Perossido (Organico) · Ynone
Gruppi con C, H, O e un altro atomo	Azoto Ammina · Azoico · Cianato · Idrazone · Immide · Immina · Isocianato · Isonitrile · Nitrene · Nitrile · Composto nitro · Composto nitroso · Ammide organica · Ossime Fosforo Fosfonato · Fosfonoso Zolfo Ponte S-S · Solfonile · Idrossisolfonile · Solfenile · Tiocarbonile · Tiocarbossile · Solfuro · Tiochetone · Tiolo Selenio Selenolo · Acido selenonico · Acido seleninico · Acido selenenico Tellurio Tellurolo
Altri gruppi	Isotiocianato · Fosforoammide · Cloruoro sulfenile · Solfonoammide · Tiocianato
Vedi anche Classificazione chimica, Nomenclatura chimica (inorganica, organica)

V · D · M Sistematica organica
Composti alifatici	Acetali · Acidi carbossilici · Alcani · Alcheni · Alchini · Alcoli · Aldeidi · Anidridi · Annuleni · Chetali · Chetoni · Cicloalcani · Cicloalcheni · Dioli · Enoli · Epossidi · Esteri · Eteri · Eteri corona · Lattoni · Lattoli · Perossidi · Perossiacidi · Polieni · Polioli
Composti aromatici	Arini · Ciclofani · Benzene · Fenoli · Eterocicli aromatici
Contenenti azoto	Alcaloidi · Ammonio · Ammidi · Ammine · Amminali · Azine · Azidi · Azocomposti · Azoli · Carbammati · Cianidrine · Diazocomposti · Idrazoni · Immidi · Immine · Isocianati · Isocianuri · Isotiocianati · Lattami · Nitrili · Nitrocomposti · Nitrosocomposti · Osazoni · Ossime
Contenenti zolfo	Acidi solfonici · Ditiani · Isotiocianati · Solfoni · Solfossidi · Tioesteri · Tioeteri · Tioli · Tioacetali · Tiochetali
Contenenti alogeni	Alogenuri acilici · Alogenuri alchilici
Contenenti silicio	Silani · Sililalchini · Sililalogenuri · Sililidruri · Silanoli · Alcossisilani · Silossani · Silazani
Altro	Alcossidi · Idrocarburi · Stannani · Terpeni
Vedi pure Nomenclatura IUPAC dei composti organici

V · D · M Esteri
organici	dell'acido formico Formiato di metile · Formiato di etile dell'acido acetico Acetato di metile · Acetato di etile · Acetato di vinile · Acetato di propile · Acetato di n-butile · Acetato di n-amile · Acetato di isoamile · Acetato di geranile · Acetato di nerile · Acetato di linalile · Acetato di benzile · Acido acetilsalicilico · Alossiprina · Acetato di 1-azabiciclo[2.2.2]-ott-3-ile · Acetilcolina · Acetil-L-carnitina · Acido fusidico · Amido acetato · Azadiractina · Diacetato di cellulosa · Levonantradolo · Miocamicina · Peridinina · Triacetato di cellulosa · Triacetato di glicerile · Triflusal di altri acidi carbossilici Acido elenolico · Acrilato di metile · Cianoformiato di metile · Dimetilfumarato · Isovalerianato di etile · Lattato di etile · Malonato di etile · Metacrilato di metile · Propionato di metile · Metil pentanoato · Nicotinato di mentile · Helvetolide · Romandolide degli acidi grassi (gliceridi, cere) Palmitato di isopropile · Palmitato di cetile · Palmitato di miricile ciclici (lattoni) γ-butirrolattone · ε-caprolattone · Glucuronolattone aromatici dell'acido benzoico Benzoato di metile · 4-amminobenzoato di etile (benzocaina) · 4-idrossibenzoato di metile (metilparaben) · 4-idrossibenzoato di propile (etilparaben) · 4-idrossibenzoato di propile (propilparaben) · Benzoato di benzile · Benzoato di colesterile · Benzoato di etile · p-aminobenzoato di butile dell'acido ftalico Di-2-etilesilftalato · Diisobutilftalato · Ftalato di isodecile altri Antranilato di metile · Nicotinato di benzile · Tazarotene altri Glicinato di etile cloridrato
inorganici	dell'acido carbonico Dimetilcarbonato · Dimetildicarbonato · Dicarbonato di dietile dell'acido fosforico 2-C-metileritritol 4-fosfato · 3-fosfoglicerato · Acido 3-deossi-D-arabino-eptulosonico 7-fosfato · Acido 5-enolpiruvilshikimico 3-fosfato · Acido shikimico 3-fosfato · Adenosina difosfato · Adenosina monofosfato · Adenosina trifosfato · Arsenozucchero fosfato · Ecotiopato ioduro · Eritrosio 4-fosfato · Fosfoserina · Gliceraldeide-3-fosfato · Glucosio-6-fosfato · Nicotinammide adenina dinucleotide fosfato · Novichok · Organofosfato · Ribosio 5-fosfato · Sarin · Tributilfosfato · VG (gas nervino) · VX (gas nervino) dell'acido nitrico Isosorbide dinitrato · Isosorbide mononitrato · Nitrocellulosa · Nitroglicerina · Nitroglicole · Nitromannite · Tetranitrato di pentaeritrite dell'acido ortosilicico Ortosilicato tetraetile dell'acido solforico Laurilsolfato di sodio · Arsenozucchero solfato · Dimetilsolfato · Eparina · Sodio lauriletere solfato

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