Referat Ester

_ESTER

Ester sind Derivate er Karbons uren, in denen i OH-Gruppe durch einen organ. OR´-Rest ersetzt ist:

O O

= Doppelbindung) R C OH+HO R R C O R +H2O

Die Analogie der Esterbildung aus Karbons ure und Alkohol mit er Neutralisation von Säuren

durch Basen ist rein formal. Ester haben keinen Salzcharakter, z. B. sind sie kaum wasserlöslich.

Die Verbindungen zwischen anorgan. S uren und Alkoholen nennt man ebenfalls Ester: H2SO4+C2H5OH C2H5 O SO3H+H2O

Man unterscheidet bei mehrbasigen S uren:

Neutrale Ester R O CO-(CH2)n-CO O R´ Saure Ester R O CO-(CH2)n-CO OH

Innere Ester (Lactone) entstehen, wenn Alkohol und COOH-Gruppen im gleichen Molekül vorliegen.

Nomenklatur die Ester werden wie die Salze der Karbonsäuren benannt, d.h. die substitutive Endung zum Stammsystem lautet bei einfachen aliphat. Karbonsäuren yl carboxylat Beispiele:

Propylhexanoat C5H11-CO-O-C3H7

Methylcyclopentancarboxylat C5H9 CO O CH3

Alternativ kann der Name des Esters auch zusammengesetzt werden aus: Carbons ure Alkyl

(bzw. Aryl)-Ester

Beispiele:

Hexansäurepropylester C5H11-CO-O-C3H7

Benzoesäuremethylester C6H5-CO-O-CH3

Eigenschaften die niedermolekularen Ester sind neutrale, farblose, oft angenehm riechende Flüssigkeiten, die sich wenig oder überhaupt nicht in Wasser lösen. Die höhermolekularen Ester sind fett. Wachs-oder kristallartige Substanzen.

Fette und Öle sind Ester aus Glycerin und geradzahleigen Fettsäuren

Wachse sind Ester aus langkettigen Alkoholen und langkettigen Karbonsäuren

Reaktionen Verseifung sind die Spaltung der Ester in Säure und Alkohol

Reduktion ist technisch sehr wichtig, sie führt zu Alkoholen

R COO R +4H R CH2OH+R OH

Pyrolyse bei 300 - 500sC spaltet Ester in Karbons ure und ungesättigte Verbindungen: R COO CH2 CH2 R´ R CO OH+H2C=CH R´

Herstellung in erster Linie durch Veresterung, er Umkehrung der Verseifung: Kondensation von Karbons uren und Alkoholen unter Wasserabspaltung. Man erzielt vollständige Veresterung durch fortlaufenden Entzug der gebildeten Wasser (od. des Esters) aus dem Reaktionsgleichgewicht. Das geschieht meist durch Destillation in Gegenwart von Hilfsflüssigkeiten (Benzol, Toluol, Xylol usw .

Karbonsäure + Alkohol

Ist die direkte Veresterung schwierig oder nicht möglich, so tauscht man in einem gegebenen

Ester Alkohol-oder S urerest aus: Umesterung: Beispiel:

Austausch des Alkoholrestes im sauren Medium(Alkoholyse , R COO R +R´´-OH

H R COO R +R OH

Der entsprechende Austausch es Säureestes hei t Aciolyse.

Vorkommen als duft- und Geschmacksstoffe in Pflanzen und Früchten, in Fetten, Ölen und

Wachsen als Ester der Karbonsäuren.

Verwendung Die Ester sind von au erordentlicher Bedeutung, z. B. die Ester des Glycerins als Nahrungsmittel. Niedermolekulare Ester sind Geruchsstoffe. In er Technik dienen die Ester der Phthals ure als Weichmacher für Polyvinylchlorid (Weich-PVC). Andere Ester sind hochtemperaturbeständige Schmierstoffe. Zur Herstellung von Fasern sind die Polyester sehr wichtig.

Wichtige Ester sind die höheren Alkohole der Phthalsäure Phtalate . Es sind klare, ölige

Flüssigkeiten, löslich in en meisten organ. Lösungsmitteln.

DOP, DEHP, Di-2-ethylhexylphthalat

Zeichnung mit der hand

ist eine klare, geruchlose, wasserunlösliche, nicht giftige Flüssigkeit. Herstellung aus Phthals ureanhyrid und 2-Ethylhexanol in zwei Stufen nach unterschiedlichen Methoden. BASF Verfahrenskennzeichen: Normaldruck, 5 205sC, Entfernung es Reaktionswassers durch azeotrope Destillation, Ausbeute 98%. Verwendung vor allem als Zusatz zu harten und spröden thermoplast. Kunststoffen, um die Eigenschaften der fertigen Artikel den Verwendungszwecken anzupassen. PVC Schl uche und -Folien enthalten einige Prozent DOP. DOP ist ein Umweltgift und muss aus Abw ssern und Abgasen er Kunststofffabriken entfernt werden. Weltproduktion ca. 2,2 Mill. t a.

_{EsterII: Fette und Öle}

Fette und le spielen eine bedeutende Rolle in er menschl. Ernährung. 1815 erkannte MICHEL CHEVREUL die Zusammensetzung der Fette und Öle aus Glycerin und Fettsäuren. Weiche und flüssige Fette werden seit Anfang des 20. Jh. Für die Ern hrung geh rtet. Vollsynthet. Fette sind wegen Beimengungen bisher noch ungeeignet für dir menschl. Ern hrung. Fette und le sind Glyceride der Fetts uren, d.h. Ester des Glycerins;

Glycerin + Fettsäuren Fette + Wasser

% der Naturfette sind Triglyceride, d.h. alle drei OH Gruppen es Glycerins sind durch gleiche oder unterschiedliche Fettsäurereste ersetzt. Mono- und Diglyceride entstehen vor allem beim Abbau er Fette. Der Übergang zwischen festen und fl ssigen Fetten - len - ist flie end. Die bei Raumtemperatur flüssigen Fette enthalten in der Regel eine oder mehrere Doppelbindungen in der Kohlenstoffkette der S urereste.

Wachse sind feste Ester höherer, einbasiger Karbonsäuren mit höheren Alkoholen. Es gibt

keine feste Abgrenzung zwischen Fetten und Wachsen. Fettemulsionen sind Mischphasen aus Flüssigkeiten und Fetten, z B. Milch. Sie können durch physikal. Methoden getrennt werden, z B. sedimentieren, zentrifugieren.

Eigenschaften Fette und Öle sind farb-, Geruch - und Geschmacklose hochviskose Substanzen; sie schwimmen auf Wasser. Art und Verteilung der Fettsäuremoleküle bestimmen weitgehend ihre Eigenschaften.

Die Gelbf rbung der natürl. Fette und le beruht auf den Karotinfarbstoffen. Bereits sehr geringe Anteile an Ketonen, Aldehyden, Alkoholen usw. erzeugen Typ. Fettgerüche und Geschmacke. Die Siedpunkte liegen relativ hoch, daher verdampfen die meisten Fette bei Raumtemperatur nur geringfügig. Der Siedepunkt steigt bei zunehmendem Anteil langkettiger Fetts uren; ungesättigte Fetts uren senken den denn Siedepunkt. Die Angabe eines Schmelzpunktes ist nur dann sinnvoll, wenn gleichzeitig die Bestimmungsmethode mitgeteilt wird. In der Regel werden Schmelzbereiche angegeben:

Die Fette und le verbrennen mit stark ru ender Flamme. Es sind schlechte W rmeleiter. Verbrennungsw rme in J/g

4 19 * Jodzahl 38,3 * Verseifungszahl

Viele Fette expandieren in der Regel unregelm ßig beim Erwärmen.

Fette und Öle lösen sich gut in organ. Lösungsmitteln (Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ketone, Ether usw ) mit deutl. Unterschieden zwischen Fetten und Ölen. Die Löslichkeit in kaltem Alkohol ist stark herabgesetzt Ausnahme: Rizinusöl) Die gegenseitige Löslichkeit von Fetten und Druck, sinkt mit zunehmender Molekülmasse. Die chem. Eigenschaften entsprechen denen der Ester. Da es sehr unterschiel. Fette wegen vielen Kombinationsmöglichkeiten zwischen Glycerin und Fetts uren gibt, können sie stark von einander abweichen. Zudem h ngt die genaue Zusammensetzung natürl. Fette und Öle von den Wachstums- und Ernährungsbedingungen des Erzeugers ab.

Trocknende le bilden an Luft einen Film, sie verharzen unter Brückenbildung zu hochmolekularen Substanzen. Bsp. Leinöl, Tungöl, Perrillaöl

Nicht trocknende Öle bleiben wegen eines hohen Gehalts an ungesättigten Fetts uren an Luft lange Zeit fl ssig. Bsp. Olivenöl

Analyse der Fette und le ist schwierig und aufwendig, zumal viele wichtige Eigenschaften durch sehr geringe, stets wechselnde Beimengungen bestimmt werden. Daher werden Fette und le durch vereinbarte

Kennzahlen charakterisiert, die nach genau vorgeschriebenen Prozeduren mit relativ geringem Aufwand bestimmt werden. Häufig benutzte Kennzahlen sind:

Jodzahl IZ: Gibt an, wie viel Gramm Halogen berechnet Jod von 100g Fett, l oder Fetts ure gebunden werden. Es ist ein Maß für den Grad der Unges ttigtheit. Verseifungszahl VZ: Gibt an, wie viel mg KOH nötig sind, um 1g Fett oder Öl zu verseifen:

S urezahl SZ: Gibt an, wie viel mg KOH nötig sind, um die in 1g Fett oder Öl enthaltenen freien organ. S uren zu neutralisieren.

Esterzahl EZ Gibt an, wie viel mg KOH nötig sind, um die in 1g Fett oder Öl enthaltenen

Ester zu verseifen.

Sind weder innere Ester noch Anhydride vorhanden, so gilt: EZ = VZ - SZ

Hydroxylzahl OHZ: Gibt an, wie viel mg KOH nötig sind, um die von 1g Fett oder Öl bei der

Acetylierung mit Acetanhydrid entstandene Essigsäure zu neutralisieren. Carbonylzahl COZ: Anzahl der mg CO pro 1g Fett oder l.

Gehalt an freien Fettsäuren ffa: Gibt an, wie viel Teile freie Fettsäuren in 0 Teilen Fett enthalten sind. Bezieht sich in der Regel auf ls ure.

Ester III: Fette und Öle

Wassergehalt der Fette und Öle wird nach der Fischer - Methode bestimmt:

2H2O + SO2 + I2 H2SO4 + 2HI

In Gegenwart von Pyridin liegt das Gleichgewicht auf der rechten Seite. Der Wassergehalt wird aus dem Jod - Verbrauch berechnet.

Die Zusammensetzung des Fettsäurespektrums eines Fettes oder Öles wird mit Hilfe der Gaschromatographie der entsprechenden Methylester bestimmt. Tier - und Pflanzenfette lassen sich durch die Böhmersche Phytosterinacetatprobe unterscheiden.

1g Fett und 3g Trichloracetat werden mit 10cm³ Chloroform auf 60sC erwärmt. Ist Tier. Fett vorhanden, tritt Violettfärbung ein.

Reaktionen der Glyceride sind die Typ. Reaktionen der Ester und der Fettsäurenketten

Bsp.

(Zeichnung mit der Hand)

Wasserüberschuss, hohe Temperatur und Druck verschieben das Gleichgewicht nach rechts. Säuren katalysieren die Reaktion.

Fettabbau im menschl. Körper erfolgt mit Hilfe der Lipasen aus der Bauchspeicheldrüse.

Bevorzugt werden dabei die Fettsäuregruppen in den beiden u eren Positionen des

Triglycerids abgespalten.

Vorkommen Naturfette sind feste oder fl ssige Gemische versch. Fette. Sie sind in feinverteilter Form in Tier. Und pflanzl. Geweben eingelagert. Es sind Energiedepot - Stoffe; Gleichzeitig dienen sie dem Körper als Isolatorsubstanz gegen W rmeverluste. Fette liefern bei der Verbrennung im Körper rund 34 kJ/g

(Kohlenhydrate und Proteine wesentlich weniger):

Fette und Öle enthalten in geringen Mengen sehr viele Beimengungen, die jedoch den Wert für den Körper erheblich beeinflussen, z. B. freie Fetts uren, Phospholipode, Farbstoffe. Essentielle Fettsäuren sind jene, die der Körper benötigt, aber nicht aus Vorstufen synthetisieren kann. Sie gehören meist zum Vitamin - E - Komplex und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden.

Bsp.  Linolsäure C18H32O2 (doppelt ungesättigt , Linolensäure C18H32O2(dreifach ungesättigt .

Fetts urenzusammensetzung verschiedener Fette und Öle;

Gewinnung erfolgt weit überwiegend aus pflanzl. Und tier. Substanzen.

Pflanzliche Fette und Öle gewinnt man vor allem aus Samen und Früchten. Das stabile Stützgewebe der Pflanzenzellen wird in der lmühle mechanisch durch Mahlen und Pressen zerstört; dabei tritt bis zu 25% des Fettes aus. Anschließend erfolgt Extraktion mit Hilfe von Lösungsmitteln (in erster Linie n-Hexan) bis auf einen restlichen Fettgehalt von rund 1%. Die Rückstände der Mühlen hei en Ölkuchen und sind ein hochwertiges Kraftfutter.

Die techn. Verfahren der Ölextraktion sind sehr unterschiedlich.