Αιθανικός αιθυλεστέρας

Αιθανικός αιθυλεστέρας
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθανικός αιθυλεστέρας
Άλλες ονομασίες	Οξικός αιθυλεστέρας
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C4H8O2
Μοριακή μάζα	88,105 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3COOCH2CH3
Συντομογραφίες	AcOEt
Αριθμός CAS	141-78-6
SMILES	O=C(OCC)C
InChI	1S/C4H8O2/c1-3-6-4(2)5/h3H2,1-2H3
Αριθμός RTECS	AH5425000
Αριθμός UN	76845O8NMZ
PubChem CID	8857
ChemSpider ID	8525
Δομή
Διπολική ροπή	1,78 D
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	97
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-83,6 °C
Σημείο βρασμού	77,1 °C
Πυκνότητα	897 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	83 kg/m3 (20 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Αναμίξιμος με: αιθανόλη προπανόνη διαιθυλαιθέρα βενζόλιο
Ιξώδες	0,426 cP στους 25 °C
Δείκτης διάθλασης , nD	1,3720
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R11, R36, R66, R67
Φράσεις ασφαλείας	S16, S26, S33
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	4 2 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας ή οξικός αιθυλεστέρας, είναι ο εστέρας που παράγεται από την εστεροποίηση αιθανικού οξέος και αιθανόλης. Έχει σύντομο συντακτικό τύπο CH₃COOCH₂CH₃, που γράφεται συντομογραφικά AcOEt. Είναι ένα άχρωμο υγρό με χαρακτηριστική γλυκιά οσμή (παρόμοια με το χυμό αχλαδιού. Χρησιμοποιείται σε διαλυτικά κόλλας και αφαίρεσης βαφής από νύχια (αρωματίζοντας την προπανόνη). Παράγεται σε μεγάλη κλίμαακα για να χρησιμοποιηθεί ως ένας διαλύτης. Το 1985 παράγονταν περί τους 400.000 τόννους το χρόνο στην Ιαπωνία, στη Βόρεια Αμερική και στην Ευρώπη μαζί. Το 2004, η παγκόσμια ετήσια παραγωγή του εκτιμάται ότι ήταν 1.300.000 τόννοι.

Δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C#1',#2',#2-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C#1-H	σ	2sp2-1s	106 pm	3% C- H+
C#1-C#2	σ	2sp2-2sp3	151 pm
C#1'-C#2'	σ	2sp3-2sp3	154 pm
C=O	σ	2sp2-2sp2	132 pm	19% C+ O-
	π	2p-2p
C#1-O	σ	2sp2-2sp3	147 pm	19% C+ O-
C#1'-O	σ	2sp3-2sp3	150 pm	19% C+ O-
Γωνίες
HC#1'H	109°28'
HC#1'O	109°28'
HC#1'C#2	109°28'
HC#1O	120°
C#1OO	120°
OC#1O	120°
COC	104,45°
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
Ο (-O-)	-0,38
Ο (=O)	-0,38
C#2,#2'	-0,09
Η (HC)	+0,03
C#1'	+0,13
C#1	+0,54

Παραγωγή

Εστεροποίηση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση εστεροποίησης αιθανόλης (CH₃CH₂OH) και αιθανικού οξέος (CH₃COOH) σε όξινο περιβάλλον:

$\mathrm {CH_{3}COOH+CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {H^{+}}}CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+H_{2}O}$

Αλκυλίωση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση αλκυλίωσης αιθανικού νατρίου (CH₃COONa) με αιθυλαλογονίδιο (CH₃CH₂X):

$\mathrm {CH_{3}COONa+CH_{3}CH_{2}X{\xrightarrow {}}CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+NaX}$

Ακυλίωση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση ακυλίωσης αιθανόλης (CH₃CH₂OH), με τις ακόλουθες χημικές ενώσεις:

1. Με ακετυλαλογονίδιο (CH₃COX):

$\mathrm {CH_{3}COX+CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {}}CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+HX}$

2. Με άλλον αιθανικό αλκυλεστέρα (μετεστεροποίηση, CH₃COOR):

$\mathrm {CH_{3}COOR+CH_{3}CH_{2}OH{\overrightarrow {\longleftarrow }}CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+ROH}$

3. Με προπεν-1-άλη (CH₃CH=C=O):

$\mathrm {CH_{3}CH=C=O+CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {}}CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}}$

Αντίδραση Tishchenko

Με επίδραση αιθανολικού νατρίου (π.χ. CH₃CH₂ONa) σε αιθανάλη, παράγεται αιθανικός αιθυλεστέρας:

$\mathrm {2CH_{3}CHO{\xrightarrow {CH_{3}CH_{2}ONa}}CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}}$

• Η αντίδραση είναι σχετική με την αντίστοιχη Κανιτζάρο: Το αιθανολικό νπτριο, ως βάση, βοηθά στο να μετατραπούν τα δύο (2) μόρια αιθανάλης σε αιθανόλη και αιθανικό οξύ, που εστεροποιούνται μεταξύ τους.

Με αφυδρογόνωση αιθανόλης

Πρόκειται για ειδική βιομηχανική μέθοδο που βασίζεται στην καταλυτική αφυδρογόνωση αιθανόλης. Η μέθοδος είναι λιγότερο αποτελεσματική από αυτήν της εστεροποίησης, αλλά χρησιμοποιείται όταν υπάρχει περίσσεια αιθανόλης σε μια βιομηχανική μονάδα. Συνήθως η αφυδρογόνωση επιτυγχάνεται με χαλκό σε αυξηγμένη θερμοκρασία, αλλά μικρότερη από 250 °C. Η επιφάνεια του χαλκού αυξάνεται με απόθεσή του πάνω σε ψευδάργυρο, με τη μορφή αύξησης (φράκταλ) χιονονιφάφδας. Επίσης, η επιφάνεια μπορεί να αυξηθεί με απόθεση σε ζεολίτη, τυπικά ZSM-5. ϊχνη σπάνιων γαιών και αλκαλίων μετάλλων βοηθούν τη διεργασία. Τα παραπροϊόντα της αφυδρογόνωσης περιλαμβάνουν διαιθυλαιθέρα, που συνήθως εμφανίζεται στις αλουμινένιες περιοχές του καταλύτη, αιθανάλη και αλδολικά παράγωγα της τελευταίας, καθώς και ανώτεροι εστέρες και κετόνες. Ο διαχωρισμός των παραπάνω παραπροϊόντων και της περίσσειας της αιθανόλης βασίζεται στο γεγονός ότι η αιθανόλη σχηματίζει αζεοτροπικό μίγμα με το νερό, ο αιθανικός αιθυλεστέρας με την αιθανόλη και το νερό και η βουτανόνη (που σχηματίζεται από τη βουτανόλη-2, που είναι ένα από τα παραπροϊόντα) με την αιθανόλη και τον αιθανικό αιθυλεστέρα. Τα παραπάνω αζεοτροπικά μίγματα «σπάνουν» με πίεση, απόσταξη ταλάντευσης ή απόσταξη μεμβράνης.

Χημικές ιδιότητες

Σαπωνοποίηση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας δίνει αντίδραση σαπωνοποίησης με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), σχηματίζοντας αιθανικό νάτριο (CH₃COONa) και αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}COONa+CH_{3}CH_{2}OH}$

Μετεστεροποίηση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας δίνει αντίδραση μετεστεροποίησης με αλκοόλη (ROH), σχηματίζοντας αιθανικό αλκυλεστέρα και αιθανόλη:

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+ROH{\overrightarrow {\longleftarrow }}CH_{3}COOR+CH_{3}CH_{2}OH}$

Αμμωνιόλυση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας δίνει αντίδραση αμμωνιόλυσης με αμμωνία (NH₃), σχηματίζοντας μεθαναμίδιο (CH₃CONH₂) και αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CONH_{2}+CH_{3}CH_{2}OH}$

Επίδραση οργανομαγνησιακών ενώσεων

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας δίνει αντίδραση επίδρασης οργανομαγνησιακών ενώσεων (RMgX), σχηματίζοντας μεθυλοκετόνη (RCOCH₃) και αιθυλομαγνησιοαλογονίδιο(CH₃CH₂OMgX):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+RMgX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OC(CH_{3})(R)OMgX{\xrightarrow {}}RCOCH_{3}+CH_{3}CH_{2}OMgX\downarrow }$

Αναγωγή

Ο aiθανικός αιθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+3Na+3CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+3CH_{3}CH_{2}ONa}$

2. Με διυδρογόνο (H₂) και νικέλιο (Ni):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+{\frac {3}{2}}H_{2}{\xrightarrow {Ni}}2CH_{3}CH_{2}OH}$

3. Με λιθιοαργιλιοτετραϋδρίδιο (LiAlH₄):

$\mathrm {2CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}LiAl(OCH_{3})_{4}{\xrightarrow {+2H_{2}O}}4CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

Συμπύκνωση

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας δίνει χημική αντίδραση συμπύκνωσης με επίδραση νατρίου σε απρωτικούς διαλύτες, σχηματίζοντας βουτανοδιόνη και αιθανολικό νάτριο (CH₃CH₂ONa):

$\mathrm {2CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+2Na{\xrightarrow {}}CH_{3}COCOCH_{3}+2CH_{3}CH_{2}ONa}$

Εφαρμογές

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας χρησιμοποιείται κυρίως ως ένας διαλύτης και καθαριστικό, που είναι προτιμιταίος γιατί έχει χαμηλό οικονομικό κόστος, χαμηλή τοξικότητα και ευχάριστη οσμή. Για παράδειγμα χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό τυπωμένων κυκλωμάτων και σε κάποια σκευάσματα αφαίρεσης βαφής νυχιών, παρόλο που για τον τελευταίο σκοπό χρησιμοποιούνται επίσης η προπανόνη, το αιθανονιτρίλιο και η προπανόλη-2. Χρησιμοποιείται επίσης για την αφαίρεση (με εκχύλιση) καφεΐνης κατά την παραγωγή ντεκαφεϊνέ καφέ και τσαγιού. Χρησιμοποιείται επίσης σε μπογιές ως ένας ενεργοποιητής ή σκληριντικό. Προστίθεται επίσης σε γλυκά, αρώματα και φρούτα. Σε αρώματα χρησιμοποιείται επειδή εξατμίζεται γρήγορα, αφήνοντας μόνη την αίσθηση του ίδιο του αρώματος στο δέρμα.

Εργαστηριακές εφαρμογές

Σε εργαστήριο, μίγματα που περιέχουν αιθανικό αιθυλεστέρα χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη χρωματογραφία στήλης και σε εκχυλίσεις. Ωστόσο σπάνια επιλέγεται ως αντιδραστήτριο ή διαλύτης - φορέας αντίδρασης, εξαιτίας της τάσης του για υδρόλυση και μετεστεροποίηση, που σύνήθως δημιουργούν ανεπιθύμητα παραπροϊόντα. Είναι πολύ πτητικός και έχει χαμηλό σημείο ζέσεως. Εξαιτίας των παραπάνω ιδιοτήτων, μπορεί να αφαιρείται απλά με θέρμανση σε θερμό νερό των μιγμάτων που τον περιέχουν ή παρέχοντας ένα ρεύμα από συμπιεσμένο αέρα.

Παρουσία στο κρασί

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας είναι ένα συνηθισμένο συστατικό στο κρασί, αφού είναι το προϊόν εστεροποίησης αιθανικού οξέος,που είναι το πιο συνηθισμένο και πτηρικότερο οργανικό οξύ που περιέχεται στο κρασί, και της αιθανόλης που παράγεται κατά τη ζύμωση που παράγει το κρασί. Το άρωμα του αιθανικού αιθυλεστέρα είναι εντονότερο σε νέας παραγωγής κρασιά και συνεισφέρει στην φρουτένια εντύπωση αυτών των κρασιών. Η μέση ευαισθησία των περισσότερων ανθρώπων στην οσφρητική ανίχνευσή του είναι της τάξης του 120 g/m³. Υπερβολική ποσότητα αιθανολικού αιθυλεστέρα στο κρασί είναι μειονέκτημα. Ακόμη, έκθεση του κρασιού στο ατμοσφαιρικό οξυγόνο, επίσης το υποβαθμίζει σε ποιότητα, γιατί παράγεται αιθανάλη, που αφήνει στο κρασί γεύση ξυδιού

Ως ήπιο εντομοκτόνο για την εντομολογία

Στο πεδίο της εντομολογίας ο αιθανικός αιθυλεστέρας δρα ως ένα αποτελεσματικό ασφυκτικό μέσο για τη συλλογή και μελέτη εντόμων. Ένα εντομοκτόνο δοχείο γεμίζεται με αιθανικό αιθυλεστέρα γεμίζεται γρήγορα με τα συλλεγόμενα έντομα, τα οποία σκοτώνει, χωρίς να τα καταστρέφει εξωτερικά. Επειδή δεν είναι υγροσκοπικό, αφήνει τα έντομα αρκετά μαλακά, κάνοντάς τον ιδιαίτερα κατάλληλο προϊόν διατήρησης συλλογής (σε αντίθεση με την παλαιότερα χρησιμοποιούμενη αιθανόλη).

Πηγές

• Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
• Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
• Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
• Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
• Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.