Ацетаты

Ацетаты (от Шаблон:Lang-lat) представляют собой два основных класса производных уксусной кислоты:

• Соли уксусной кислоты
• Сложные эфиры уксусной кислоты

Ацетаты образуются посредством замены атома водорода ($\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$) карбоксильной группы уксусной кислоты на различные катионы, такие как щелочные, щелочноземельные и переходные металлы, неметаллы, или радикалы с образованием сложных эфиров, например с радикалом ($\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$) образуется метилацетат или метиловый эфир уксусной кислоты ($\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$).

Анион CH₃COO^- называется ацетат-ионом.

Ацетатная группа с химической формулой $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}$ и структурной формулой $-\mathrm{C}(=\mathrm{O})-\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ может обозначаться символом Ас, что может вносить путаницу из-за такого-же обозначения элемента актиния. Тогда ацетат натрия может быть записан как $\mathrm{A}\mathrm{c}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}$, а этилацетат как $\mathrm{E}\mathrm{t}\mathrm{O}\mathrm{A}\mathrm{c}$.

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 пищевой промышленности. Большая часть ацетатов, производимых в промышленности, имеет форму полимеров. В биосинтезе ацетаты — наиболее распространённый строительный элементШаблон:Нет АИ.

Физические свойства

Соли уксусной кислоты хорошо растворяются в воде, но ацетат серебра и ацетат ртути(I) довольно плохо растворяются в холодной воде. Как соли, ацетаты легко кристаллизуются.

Ацетаты-соли образуют двойные и комплексные соединения. При связывании ацетатами-солями молекул уксусной кислоты получаются так называемые кислые ацетаты, например кислый ацетат натрия $\mathrm{N}\mathrm{a}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O})\cdot 2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$. 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) и 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:

$\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

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

$\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{R}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{R}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$, где R — радикал

Если в качестве радикала выступает $\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5{\phantom{A}}^{+}$, то одним из продуктов реакции будет этилацетат:

$\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

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 $\mathrm{N}\mathrm{a}$, $\mathrm{K}$, щелочно-земельных металлов $\mathrm{B}\mathrm{a}$, и тому подобные), имеют щелочную реакцию.

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

$\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}){\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H})(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$

$\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2)+2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$

$\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$

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 $\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}^{3+}$) или их групп (например $\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{3+}+\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}^{3+}$) используется метод их осаждение при помощи ацетатов (например, ацетата натрия $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}$, как соли слабой уксусной кислоты) с получением красно-бурых осадков в виде гидроксидов или осно́вных ацетатов (например, $\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2)$ 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 $\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2)$;
• реакция с изоамиловым спиртом с появление запаха грушевой эссенции вследствие образования амилацетата;
• реакция с этиловым спиртом с появлением фруктового запаха этилацетата;
• реакция с трехокисью мышьяка $\mathrm{A}\mathrm{s}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ с появлением запаха какодила из-за образования оксида какодила $(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2\mathrm{A}\mathrm{s}-\mathrm{O}-\mathrm{A}\mathrm{s}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2$ при воздействии на ацетатную группу. За запах ответственен радикал $(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2\mathrm{A}\mathrm{s}{\phantom{A}}^{-}$, названный какодил (от Шаблон:Lang-el — «дурной»).

Ацетаты — сложные эфиры уксусной кислоты

Ацетаты — сложные эфиры уксусной кислоты с общей формулой $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{R}$, где R — радикалы, заменяющие водород ($\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$) 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), этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты, фруктовый запах, $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5$);
• углеводородные остатки алкенов, образующие, например, $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$ - 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:

$2\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_{12}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6⟶3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$

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 ($\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}){\phantom{A}}_2\cdot 3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$), применяемый до сих пор при производстве свинцовых белил. Основной уксуснокислый свинец $\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\cdot \mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O})$, 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 $\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}){\phantom{A}}_2\cdot 3\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_2$, так называемая парижская зелень, использовалась как инсектицид. Из солей уксусной кислоты к середине XX века наибольшее применение находили соли железа, алюминия и хрома, применяемые в качестве протравы при крашении тканей. Коммерчески важным является ацетат аммония как предшественник ацетамида $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$, 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 важным компонентом 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

• Шаблон:Из КНЭ