Ацетаты (Geymgmd)

Ацетаты (от лат. Acidum aceticum) — два больших разных класса производных уксусной кислоты: соли уксусной кислоты и сложные эфиры уксусной кислоты. Ацетаты получаются при замене водорода (H⁺) карбоксильной группы уксусной кислоты на:

• щелочные металлы (Na⁺ с образованием соли ацетата натрия CH₃COONa), щелочноземельные ( Ca²⁺ → ацетат кальция (CH₃COO)₂Ca), переходные металлы ( Fe³⁺ → ацетат железа Fe(CH₃COO)₃);
• неметаллы ( NH₄⁺ → ацетат аммония CH₃COONH₄; Si⁴⁺ → тетраацетат кремния Si(CH₃COO)₄, использующегося как окислитель;
• радикалы c образованием сложных эфиров (например с радикалом (СН₃–) образуется метилацетат или метиловый эфир уксусной кислоты CH₃COOCH₃).

Замена водорода не происходит простой реакцией замещения.

Анион CH₃COO^- называется ацетат-ионом.

Ацетатная группа с химической формулой CH₃CO и структурной формулой -C(=O)-CH₃ может обозначаться символом Ас, что может вносить путаницу из-за такого-же обозначения элемента актиния, тогда ацетат натрия будет записан, как AcONa, а этилацетат как EtOAc.

Ацетаты в виде солей — кристаллические продукты, хорошо растворимые в воде; эфиры — летучие жидкости с фруктовым и цветочным запахом. Ацетаты применяют как растворители для лаков, смол, в производстве целлулоида, в парфюмерии и пищeвой промышленности. Большая часть ацетатов, производимых в промышленности, имеет форму полимеров. В биосинтезе ацетаты наиболее распространённый строительный элемент.

Физические свойства

Соли уксусной кислоты хорошо растворяются в воде, исключением являются ацетаты серебра и ртути(I) довольно плохо растворяющиеся в холодной воде. Ацетаты- соли легко кристаллизуются.

Ацетаты-соли, в том числе и ацетаты щелочных и щелочно-земельных металлов, образуют двойные и комплексные соединения. При связывании ацетатами-солями молекул уксусной кислоты получаются так называемые кислые ацетаты, например кислый ацетат натрия Na(CH₃COO)·2СH₃COOH. Переходные металлы могут образовывать комплексы, например ацетат хрома (II) и осно́вный ацетат цинка.

Ацетаты в виде эфиров — летучие жидкости с фруктовым и цветочным запахом. Сложные эфиры уксусной кислоты служат хорошими органическими растворителями, но горючи и огнеопасны. Активные растворители ацетаты-сложные эфиры, используемые, например, для производства нитролаков, разделяются по температуре кипения на:

• высококипящие (бутилацетат, изобутилацетат, амилацетат);
• низкокипящие (этилацетат, пропилацетат).

Получение

Ацетаты-соли уксусной кислоты получают растворением оксидов, гидроксидов или некоторых солей (например, карбонатов) в уксусной кислоте.

Ацетат натрия можно приготовить, как шипучку (газированная вода), в домашних условиях из уксуса и соды по реакции:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COO ^- Na ⁺ + H₂O + CO₂

Ацетаты-сложные эфиры уксусной кислоты получают по реакции этерификации уксусной кислоты или уксусного ангидрида со спиртами:

CH₃COOH + ROH = CH₃COOR + H₂O, где R— радикал

Если радикал R = C₂H₅⁺,то получается этилацетат по реакции:

CH₃COOH + C₂H₅OH = CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Химические свойства ацетатов- солей уксусной кислоты

Взаимодействие с кислотами

Под действием нелетучих кислот из ацетатов-солей выделяется уксусная кислота.

Ацетаты-соли (например ацетат кальция) способны к декарбоксилированию уксусной кислоты с образованием ацетона.

Гидролиз

Водные растворы ацетатов— солей уксусной кислоты, образованных сильными основаниями (катионы щелочных металлов Na, K и щелочно-земельных металлов Ba и т.д.), имеют щелочную реакцию.

Соли уксусной кислоты (ацетаты) переходных металлов подвергаются гидролизу с образованием гидроксида металла и осно́вных ацетатов по реакциям:

Fe(CH₃COO)₃ + H₂O = Fe(OH)(C₂H₃O₂)₂ + CH₃COOH

Fe(C₂H₃O₂)₃ + 2H₂O = Fe(OH)₂(C₂H₃O₂) + 2CH₃COOH

Fe(C₂H₃O₂)₃ + 3H₂O = Fe(OH)3 + 3CH₃COOH

Красно-бурый осадок это осно́вный ацетат железа Fe(OH)₂(C₂H₃O₂).

В случае гидролиза ацетата аммония CH₃COONH₄, как соли слабой кислоты и слабого основания, раствор сохраняет нейтральную реакцию.

На гидролизе солей уксусной кислоты (ацетатов) основано протравное крашение тканей:

• ткань пропитывается ацетатом (например ацетатом алюминия, железа, хрома),
• обрабатывается паром,
• на волокне образуется гидроксид металла вследствие реакций гидролиза, прочно связанный с тканью
• краситель связывается с металлом, благодаря металлу формируя прочное окрашивание.

Гидролитический метод осаждения

При анализе руд, шлаков, сплавов, когда стоит задача отделения алюминия и железа от марганца, никеля, кобальта, цинка, в качестве одного из методов разделения отдельных катионов (например Fe³⁺) или их групп ( например Al³⁺+Fe³⁺ ) используется метод их осаждение при помощи ацетатов (например, ацетата натрия CH₃COONa, как соли слабой уксусной кислоты) с получением красно-бурых осадков в виде гидроксидов или осно́вных ацетатов (например Fe(OH)₂(C₂H₃O₂) в виде красно-бурого осадка). Для железа этот метод — количественный.

Лабораторный метод получения метана

Сплавление ацетатов с едкими щелочами является наиболее простым лабораторным методом получения метана.

Электролиз

При электролизе ацетатов щелочных металлов в водных или метанольных растворах на аноде образуется этан.

Качественные реакции

Качественные реакции на металлы в ацетатах-солях уксусной кислоты основаны на выпадении в осадок гидроксидов металлов или осно́вных ацетатов разного цвета.

Качественной реакцией на ацетаты-сложные эфиры является реакция омыления.

Качественными реакциями на ацетат-группу служат:

• реакция с серной кислотой с появлением запаха уксуса вследствие образования уксусной кислоты;
• реакция с хлоридом железа(III) с выпадением красно-бурого осадка Fe(OH)₂(C₂H₃O₂);
• реакция с изо-амиловым спиртом с появление запаха грушевой эссенции вследствие образования амил-ацетата;
• реакция с этиловым спиртом с появлением фруктового запаха этилацетата;
• реакция с трехокисью мышьяка As₂O₃ с появлением отвратительного запаха какодила из-за образования окиси какодила (CH₃)₂As−O−As(CH₃)₂ при воздействии на ацетатную группу. За мерзкий запах ответственен радикал (СН₃)₂As−, названный какодил (от греч. κᾰκός «дурной»).

Ацетаты — сложные эфиры уксусной кислоты

Ацетаты — сложные эфиры уксусной кислоты с общей формулой CH₃CO₂R, где R — радикалы, заменяющие водород (H⁺) карбоксильной группы уксусной кислоты. Сложные эфиры доминируют на рынке ацетатов. Обычно малотоксичны. В качестве радикалов могут выступать:

• углеводородные остатки алканов, образующие, например, CH₃COOCH₃ метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты ), CH₃COOC₂H₅ этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты, фруктовый запах);
• углеводородные остатки алкенов, образующие, например, CH₃COOCH=СН₂ винилацетат, который является сырьём для производства поливинилового спирта, входящего в состав многих красок;
• углеводородные остатки ароматических соединений, например ацетилцеллюлоза (ацетат целлюлозы) — сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты и другие.

Ацетаты — сложные эфиры уксусной кислоты чаще других используются в качестве душистых веществ.

Запахи зависят от структуры ацетатов — сложных эфиров уксусной кислоты:

• фруктовые и фруктово-ягодные запахи имеют ацетаты низших алифатических спиртов, использующиеся в качестве пищевых эссенций с фруктовым запахом (этилацетат);
• цветочные запахи имеют ацетаты терпеновых спиртов, применяемых в парфюмерии и производстве синтетических моющих средств;
• запах цветов, фруктов и зелени имеют ацетаты ароматических спиртов.

В биологии

Ацетат-ион — распространенный анион в биохимии, с помощью которого синтезируется ацетил-КоА(подробности), доставляющий атомы углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот, для их окисления с выделением энергии.

Сложный эфир уксусной кислоты и холина, так называемый нейромедиатор ацетилхолин, участвует в передаче нервного импульса, синтезируясь в нервной клетке из ацетилкоэнзима А.

Ацетаты иногда являются побочным продуктом молочнокислого брожения. В ходе брожения, вызываемого бифидобактериями, — бифидоброжения, из глюкозы образуются ацетат и лактат:

2С₆Н₁₂О₆ = ЗСН₃СООН + 2СН₃СНОНСООН

Предполагается, что причиной алкогольного похмелья является ацетат, образующийся в организме при окислении спирта.

Применение

С давних времён был известен очень ядовитый уксуснокислый свинец, так называемый свинцовый сахар Pb(CH₃COO)₂·3H₂O, применяемый до сих пор при производстве свинцовых белил. Основной уксуснокислый свинец Pb(OH)₂· Pb(CH₃ COO), так называемый «свинцовый уксус» или «свинцовая примочка», ранее широко применялся в медицине. Основная уксуснокислая медь, известная как «ярь-медянка», использовалась как зелёная краска, а соединение уксуснокислой меди с мышьяковистокислой медью Cu(CH₃COO)₂·3Cu(AsO₂)₂, так называемая парижская зелень, использовалась как инсектицид. Из солей уксусной кислоты к середине XX веке наибольшее применение находили соли железа, алюминия и хрома, применяемые в качестве протравы при крашении тканей. Коммерчески важным является ацетат аммония как предшественник ацетамида CH₃CONH₂, ацетат калия как мочегонное средство. Огромное значение имеет ацетат натрия для тонкого органического синтеза. Метилацетат используется как промышленный растворитель. Ацетилцеллюлоза используется в производстве ацетатных волокон и была важной компонентой в производстве грампластинок. Винилацетат является сырьём для поливинилового спирта, входящего в состав красок, также из сополимеров винилацетата изготавливается универсальный полимерный клей.

См. также

• Ацетатные волокна
• 1-Ацетоксибутадиен-1,3
• Ацетат диамминмеди(II)
• Ацетат кобальта(III)
• Ацетат нептунила-натрия
• Ацетат олова(IV)
• Ацетат олова(II)
• Ацетат плутонила-натрия

Литература

• Ацетаты // Казахстан. Национальная энциклопедия (рус.). — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2004. — Т. I. — ISBN 9965-9389-9-7. (CC BY-SA 3.0)