Esteres

ÉSTERES

1. Grupo Funcional

Entre os compostos encontrados na natureza, os ésteres estão entre os mais comuns. Estes compostos comumente estão associados ao odor agradável exalado por flores e frutos. Por exemplo, quando tomamos um sorvete de abacaxi, comumente no seu preparo utiliza-se uma essência sintética que dá o gosto de abacaxi. Também podemos encontrar os ésteres na gordura animal e nos óleos vegetais (os triglicerídeos).

Os ésteres orgânicos são caracterizados pelo grupo funcional:

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Simplificadamente podemos considerar, que os ésteres se originam a partir da substituição do hidrogênio do grupo OH de um ácido carboxílico por um radical orgânico (R).

A atenção dada aos ésteres orgânicos decorre de estas substâncias despertarem grande interesse por causa de sua importância industrial, especialmente nas atividades que envolvem emprego de solventes, vernizes, resinas, plastificantes, polímeros, intermediários para a indústria farmacêutica, fragrâncias e essências sintéticas. Pode-se citar como exemplos o acetato de isopentila (empregado como essência de banana), acetato de benzila (utilizado como essência de jasmim), pentanoato de isopentila (essência de maçã), acetato de etila (empregado com solvente em diversos materiais) e acetato de butila (solvente encontrado no esmalte):

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2. Nomenclatura

Sua nomenclatura oficial pode ser obtida substituindo-se a terminação ico do nome do ácido de origem por ato e acrescentando-se o nome do radical que substitui o hidrogênio. Veja os exemplos:

Outros exemplos importantes:

3. Propriedades Físicas

A presença de um grupo carbonila (C=O) confere aos ésteres caráter polar. Os ésteres contendo cadeia pequena são líquidos incolores voláteis e têm cheiro agradável, sendo por isso utilizados frequentemente na preparação de perfumes e essências artificiais. À medida que a cadeia carbônica aumenta ( e a massa molecular) eles vão se tornando líquidos viscosos (óleos vegetais e animais) e os de massa molecular muito elevada são sólidos (gorduras e ceras).

Por não formarem ligações de hidrogênio, os ésteres têm pontos de ebulição menores que os dos álcoois e ácidos de igual massa molecular. Pelo mesmo motivo, são insolúveis em água.

Veja abaixo alguns ésteres que fazem parte de algumas essências naturais de frutas:

Éster Fórmula Molecular Essências

Formiato de etila HCOOCH2CH3 framboesa, groselha

Acetato de etila CH3-COOCH2CH3 laranja, pera, abacaxi, framboesa

Acetato de amila* CH3COOCH2(CH2)3CH3 maçã, banana

Butirato de etila CH3(CH2)2COOCH2CH3 abacaxi, banana, morango, framboesa

Butirato de amila CH3(CH2)2COOCH2(CH2)3CH3 abricó

Caprilato de n-nonila CH3(CH2)6OOCH2(CH2)7CH3 laranja

* O radical amila, ou n-pentila, na formação do éster, provém do álcool amílico, de fórmula molecular CH3(CH2)4OH.

4. Métodos de Obtenção

Reação de ácidos carboxílicos com álcoois - Esterificação de Fisher

Uma das reações mais importantes dos ácidos carboxilícos é a esterificação, ou seja, a formação de ésteres. Reage-se o ácido com um álcool, a frio, em presença de H2SO4 concentrado:

Veja os exemplos:

5. Propriedades Químicas

Normalmente o grupo C=O não sofre qualquer modificação permanente no decorrer da maioria das reações e, por consequência, aparecem intactos nos compostos resultantes. A sua presença, no entanto, determina o comportamento químico dos ésteres, assim como o dos demais derivados dos ácidos carboxílicos. A reação mais característica dos ésteres é a hidrólise (em meio ácido ou básico), que fornece como produtos um álcool e um ácido carboxílico.

Na reação em meio básico tem-se o éster reagindo com uma base inorgânica forte, tal como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio (NaOH e KOH), em meio aquoso e sob aquecimento. Forma-se um sal orgânico (sabão) e um álcool.

Genericamente temos:

É comumente denominada de reação de saponificação porque é por meio desse tipo de reação que os sabões são produzidos.

O éster usado para a produção de sabões é geralmente um triglicerídeo presente em óleos ou gorduras. O triglicerídeo, como o próprio nome indica, é um triéster que foi produzido pela reação de um ácido carboxílico com um álcool (glicerol), na reação de esterificação esquematizada abaixo:

Reagindo o triglicerídeo produzido acima com uma base, como o hidróxido de sódio, temos como produtos da reação o sabão e a glicerina. Abaixo a reação de saponificação:

6. As Gorduras e o Sabão

Do ponto de vista da nossa existência, os ésteres mais importantes são os que se encontram nas gorduras e óleos animais e vegetais. Um importante grupo destes compostos deriva de um álcool apenas, o glicerol - HOCH2CH(OH)CH2OH - e são por isso chamados glicerídeos. São triésteres de ácidos graxos (ácidos de elevada massa molecular). Quando um glicerídeo é tratado com hidróxido inorgânico, produz-se o sabão - um sal do ácido graxo, através da reação de saponificação.

As gorduras mais importantes (glicerídeos) são ésteres de ácidos graxos (ácidos com mais de 12 carbonos na cadeia) com glicerina. Se a gordura for líquida à temperatura ambiente é convencionalmente denominada óleo. Os ácidos que ocorrem mais frequentemente são o ácido palmítico, CH3(CH2)14COOH, o ácido esteárico, CH3(CH2)16COOH, e o ácido oléico, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH.

O sabão dos nossos dias é uma mistura de sais de sódio de ácidos graxos. A composição de um sabão e seu método de preparação pode variar, mas o seu comportamento químico é o mesmo. A ação detergente do sabão é um assunto extremamente complicado, podemos fazer alguns comentários acerca da sua atuação como agente de limpeza. As moléculas do sabão têm uma extremidade polar (-COO-Na+) e uma extremidade apolar, a longa cadeia carbônica. A extremidade polar é solúvel em água (porção hidrófila) e a apolar não (esta porção, hidrófoba, é solúvel em óleo). Normalmente, as gotículas de óleo em contato com a água tendem a aglutinar-se, formando uma camada distinta sobre a água. A presença do sabão, porém, altera esta situação. As extremidades hidrófobas das moléculas do sabão se interagem quimicamente por ligações intermoleculares e dissolvem-se nas gotículas de óleo, enquanto as extremidades hidrófilas se projetam para o exterior, na camada de água circundante. devido à presença dos grupos iônicos (-COO-Na+), cada uma das gotículas de óleo fica rodeada de uma atmosfera iônica. A repulsão entre essas esferas de carga elétrica idêntica impede a coesão das gotículas de óleo e obtém-se assim uma emulsão estável de óleo em água. Essas esferas formadas são chamadas micelas. O sabão limpa ao emulsionar a gordura que constitui ou contém a sujeira. Veja mais informações sobre a inibição da ação do sabão em água dura.

Veja abaixo um esquema da ação detergente do sabão:

EXERCÍCIOS

1. Os ésteres são composto orgânicos derivados dos ácidos carboxílicos, que possuem odor agradável e, por esse motivo, são largamente empregados na preparação de perfumes e essências artificiais. Ao reagir cloreto de propanoíla e metanol, obtém-se o éster de fórmula ao lado.

O nome desse composto é:

a) etanoato de etila.

b) propanal de metil.

c) butanoato de propila.

d) propanoato de metila.

e) metano de propil.

2. Que alternativa indica, corretamente, o nome de todas as estruturas apresentadas?

3. A seguir as fórmulas de alguns flavorizantes. Dê nome a cada um deles.

4. O composto que é usado como essência de laranja tem fórmula ao lado. Seu nome oficial é:

a) butanoato de metila

b) butanoato de etila

c) etanoato de n-octila

d) etanoato de n-propila

e) hexanoato de etila

5. O composto orgânico de fórmula CH3 – CH2 – COO – CH2 – CH3 é chamado de:

a) ácido etil propanóico. b) dimetil cetona. c) propanoato de etila.

d) etanoato de etila. e) etil propanal.

6. Abaixo se encontra uma reação química, onde vários compostos participam.

A respeito das substâncias participantes desta reação assinale a alternativa falsa:

a) O composto (I) é o propanal.

b) O composto (II) é um álcool primário.

c) A substância (III) é um éster chamado propanoato de etila.

d) Segundo a IUPAC, o composto (II) chama-se etanol.

e) O ácido propanóico possui um átomo de carbono híbrido sp2.

7. Os aromas da banana e do abacaxi estão relacionados com as estruturas dos dois ésteres dados abaixo.

Escolha a alternativa que apresenta os nomes sistemáticos das duas substâncias orgânicas.

a) acetilpentanoato e etilbutanoato b) etanoato de pentila e butanoato de etila

c) pentanoato de etila e etanoato de butila d) pentanoato de acetila e etanoato de butanoíla

e) acetato de pentanoíla e butanoato de acetila.

8. Obtém-se o éster propanoato de etila na reação de:

a) propeno com etanol, na presença de catalisador heterogêneo.

b) etanol com ácido propanóico, catalisada por ácido.

c) 1-propanol com ácido acético, catalisada por ácido.

d) desidratação de etanol, catalisada por ácido sulfúrico.

e) oxidação de propanal por dicromato de potássio em meio ácido.

9.Qual dos compostos abaixo, reagindo com ácido acético, formará o flavorizante (fórmula abaixo) que confere sabor artificial ao morango?

a) Ácido etanóico

b) 2-metil-propan-1-ol

c) Acetato de etila

d) 1-metil-propan-3-ol

e) 3-metil-propan-1-ol

10. Saponificação é o nome que recebe a reação de um éster com uma base de Arrhenius, produzindo um sal de ácido carboxílico e um álcool. A equação que representa uma saponificação é:

11. Considere a reação representada abaixo.

Se, em outra reação, semelhante à primeira, a mistura de ácido acético e metanol for substituída pelo ácido 4-hidroxi-butanóico, os produtos da reação serão água e um:

a) ácido carboxílico insaturado com 4 átomos de carbono por molécula.

b) éster cíclico com 4 átomos de carbono por molécula.

c) álcool com 4 átomos de carbono por molécula.

d) éster cíclico com 5 átomos de carbono por molécula.

e) álcool com 3 átomos de carbono por molécula.

12.

Na equação acima, os compostos A e B podem ser, respectivamente:

13. Os ésteres têm odor agradável e, juntamente com outros compostos, são responsáveis pelo sabor e pela fragrância das frutas e das flores. A reação que resulta na formação do éster formiato de isopropila tem como reagentes:

a) álcool propílico e ácido metanóico. d) álcool propílico e ácido acético.

b) álcool propan-2-ol e ácido acético. e) álcool propan-2-ol e ácido metanóico.

c) álcool isopropanol e ácido etanóico.

14.. Ácido carboxílico reage com álcool para produzir éster e água. Quando o éster é tratado com NaOH(aq) ocorre hidrólise e formam-se o sal do ácido carboxílico e o álcool correspondentes. Quando o ácido carboxílico é um ácido graxo de cadeia longa, forma-se um sabão.

a) Escreva a equação química correspondente à formação do éster, a partir do ácido palmítico, H3C – (CH2)14 – CO2H, com o n-butanol. Escreva o nome do éster formado.

b) Escreva a equação química da reação do éster do ácido palmítico com NaOH(aq).

15. “O fungo com cheiro de frutas : Fungos tanto podem alimentar, como matar ou até salvar vidas, na forma de medicamentos. E agora, descobriu-se uma outra finalidade: a de aromatizante. Pesquisadores da Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade de Campinas descobriram um fungo que exala aroma de fruta. Trata-se da espécie Geotrichum sp, capaz de produzir 22 componentes voláteis (aromas), entre eles o isovalerato de etila [isto é, 3-metilbutanoato de etila, éster derivado do ácido 3-metil-butanóico] e o hexanoato de etila, que se assemelham ao cheiro de frutas. O aroma é um intermediário ente o morango, a banana e a maçã. A levedura será uma alternativa aos aromatizantes químicos. A descoberta aconteceu por acaso. Um dos pesquisadores recebeu um pacote de beiju de mandioca transportado do Maranhão até Campinas. Ao abrir o pacote de doce, que estava mofado, espalhou-se pelo laboratório um imenso aroma de frutas. Estava descoberto, em mais um acidente da ciência, um novo aromatizante natural.” Globo Ciência, n.53, p. 58 Escreva a fórmula estrutural dos dois ésteres citados nominalmente nesse texto.

16. O flavorizante de banana pode ser preparado pela reação de um ácido carboxílico com um álcool. Complete a reação a seguir:

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