Qu'est-ce qu'un ester en chimie?

Un ester est un composé organique où l'hydrogène dans le groupe carboxyle du composé est remplacé par un groupe hydrocarboné. Les esters sont dérivés d'acides carboxyliques et (généralement) d'alcool. Alors que l'acide carboxylique a le groupe -COOH, l'hydrogène est remplacé par un hydrocarbure dans un ester. La formule chimique d'un ester prend la forme RCO₂R ', où R est les parties hydrocarbonées de l'acide carboxylique, et R' est l'alcool.

Le terme "ester" a été inventé par le chimiste allemand Léopold Gmelin en 1848. Il est probable que le terme était une contraction du mot allemand essigäther, ce qui signifie "éther acétique".

Exemples d'esters

L'acétate d'éthyle (éthanoate d'éthyle) est un ester. L'hydrogène sur le groupe carboxyle de l'acide acétique est remplacé par un groupe éthyle.

D'autres exemples d'esters comprennent le propanoate d'éthyle, le méthanoate de propyle, l'éthanoate de propyle et le butanoate de méthyle. Les glycérides sont des esters d'acide gras et de glycérol.

Graisses et huiles

Les graisses et les huiles sont des exemples d'esters. La différence entre eux est le point de fusion de leurs esters. Si le point de fusion est inférieur à la température ambiante, l'ester est considéré comme une huile (par exemple, l'huile végétale). En revanche, si l'ester est un solide à température ambiante, il est considéré comme une matière grasse (par exemple, du beurre ou du saindoux).

Nommer les esters

La dénomination des esters peut être déroutante pour les étudiants en chimie organique car le nom est opposé à l'ordre dans lequel la formule est écrite. Dans le cas de l'éthanoate d'éthyle, par exemple, le groupe éthyle est répertorié avant le nom. "L'éthanoate" provient de l'acide éthanoïque.

Alors que les noms IUPAC des esters proviennent de l'alcool et de l'acide parents, de nombreux esters communs sont appelés par leurs noms triviaux. Par exemple, l'éthanoate est communément appelé acétate, le méthanoate est le formiate, le propanoate est appelé propionate et le butanoate est appelé butyrate.

Propriétés

Les esters sont quelque peu solubles dans l'eau car ils peuvent agir comme des accepteurs de liaisons hydrogène pour former des liaisons hydrogène. Cependant, ils ne peuvent pas agir en tant que donneurs de liaisons hydrogène, donc ils ne s'associent pas. Les esters sont plus volatils que les acides carboxyliques de taille comparable, plus polaires que les éthers et moins polaires que les alcools. Les esters ont tendance à avoir un parfum fruité. Ils peuvent être distingués les uns des autres par chromatographie en phase gazeuse en raison de leur volatilité.

Importance

Les polyesters sont une classe importante de plastiques, constitués de monomères liés par des esters. Les esters de faible poids moléculaire agissent comme des molécules de parfum et des phéromones. Les glycérides sont des lipides que l'on trouve dans l'huile végétale et la graisse animale. Les phosphoesters forment le squelette de l'ADN. Les esters de nitrate sont couramment utilisés comme explosifs.

Estérification et transestérification

L'estérification est le nom donné à toute réaction chimique qui forme un ester en tant que produit. Parfois, la réaction peut être reconnue par le parfum fruité ou floral dégagé par la réaction. Un exemple de réaction de synthèse d'esters est l'estérification Fischer, dans laquelle un acide carboxylique est traité avec de l'alcool en présence d'une substance déshydratante. La forme générale de la réaction est:

RCO₂H + R'OH ⇌ RCO₂R '+ H₂O

La réaction est lente sans catalyse. Le rendement peut être amélioré en ajoutant un excès d'alcool, en utilisant un agent de séchage (par exemple, de l'acide sulfurique) ou en éliminant l'eau.

La transestérification est une réaction chimique qui transforme un ester en un autre. Les acides et les bases catalysent la réaction. L'équation générale de la réaction est:

RCO₂R '+ CH₃OH → RCO₂CH₃ + R'OH