එස්ටර සහ එස්ටරීභවනය

(Esters and Esterification). ඔක්සිජන් අම්ලවල හයිඩ්‍රොක්සිල් කාණ්ඩයේ වූ හයිඩ්රජන් පරමාණුව වෙනුවට ඇල්කිල් කාණ්ඩයක් ප්‍රතිස්ථාපනය වීමෙන් සෑදෙන සංයෝගවලට කාබනික රසායන විද්‍යාවේ එස්ටර යන නාමය භාවිතා කෙරේ. ඔක්සිජන් අම්ලය කාබනික අම්ලයක් හෝ අකාබනික අම්ලයක් හෝ විය හැකිය. එතිල් ඇසිටේට් (CH3.COOC2H5) එස්ටරයකට නිදසුනකි. ඇසිටික් අම්ලයේ (CH3.COOH) හයිඩ්රොක්සිල් හයිඩ්රජන් පරමාණුව - C2H5 ඇල්කිල් කාණ්ඩය මඟින් ප්‍රතිස්ථානය වී මෙම එස්ටරය (CH3.COOC2H5) සෑදේ.

කාබොක්සිලික් එස්ටර ඉතා ම වැදගත් එස්ටර වේ. කාබොක්සිලික් අම්ල යෙදීමෙන් ඒවා සාදා ගන්නා බැවින් ඒවාට කාබොක්සිලික් එස්ටර යයි කියනු ලැබේ. ඒවායේ සාමාන්‍ය සූත්‍රය Cn H2n 02 යනුයි. කාබොක්සිලික් අම්ලයක් ඇල්කොහොලයක් සමග ක්‍රියා කොට ජලය ඉවත් වීමෙන් කාබොක්සිලික් එස්ටරයක් සෑදේ.

අම්ලය + ඇල්කොහොලය → එස්ටරය + ජලය.

CH3. COOH + C2 H50H ⇄ CH3. COOC2 H5 + H2 O (ඇසිටික් අම්ලය) (එතිල් ඇල්කොහොල්) (එතිල් ඇසිටේට්)

මෙය ප්‍රතිවර්ත්‍ය ප්‍රතික්‍රියාවකි. ඉදිරි අතට වන ප්‍රතික්‍රියාව එස්ටරීභවනය ලෙස හැඳින්වේ. පසු අතට වන ප්‍රතික්‍රියාව ජලවිච්ඡේදනයයි. එතිල් ඇල්කොහොල්-ඇසිටික් අම්ල පද්ධතිය පිළිබඳව ඇම්.පී.ඊ. බාත්ලො (Barthelot) විසින් 1812 දී කරන ලද අධ්‍යයනයෙන් එස්ටරීභවනයෙහි සමතුලිතතාවක් සම්බන්ධ වන බව ඔහු විසින් ඔප්පු කරන ලදි.

එස්ටරීභවන වේගය අම්ලයේ ව්‍යූහයත් ඇල්කොහොලයත් මත රඳා පවතී. බොහෝ අම්ලවල හා ඇල්කොහොලවල එස්ටරීභවන වේගය ඇන්. මියුෂුට්කින් (Meuschutkin) විසින් 1879-82 අතර පරීක්ෂා කරන ලදි. ඔහුට දක්නට ලැබුණේ පාලනය කරන ලද තත්ත්ව යටතේ එස්ටරීභවන වේගයත් ඇල්කොහොලයේ ව්‍යූහයත් අතර සම්බන්ධයක් ඇති බවය. සාමාන්‍ය ප්‍රාථමික ඇල්කොහොල සියල්ල ම වාගේ එක සමාන වේගයකින් එස්ටරීභවනය වන බව ද ද්විතීයික ඇල්කොහොල ප්‍රාථමික ඇල්කොහොලවලට වඩා හෙමින් එස්ටරීභවනය වන බව ද තෘතීයික ඇල්කොහොල ඊටත් වඩා හෙමින් එස්ටරීභවනය වන බව ද ඔහුට දැනගන්නට ලැබිණි. එස්ටරීභවනයට සම්බන්ධ වන්නේ ඇල්කොහොලයේ හයිඩ්රොක්සිල් කාණ්ඩයේ හයිඩ්රජන් වන බැවින් ඇල්කොහොලය යම් තරම් පහසුවෙන් ප්‍රෝටෝනයක් පිට කරයි ද එස්ටරීභවනයේ වේගය ද ඒ තරමට වැඩි වේ. අවකාශ ආචරණය (spatial effect) ද මීට හේතු වන සාධකයක් විය හැකිය. අම්ලවල සමප්‍රභව ශ්‍රේණියක (homologous series) අම්ලයේ අණුව වඩ වඩා සංකීර්ණ වත් ම එස්ටරීභවන වේගය අඩු වන බවත් දැනගෙන තිබේ. සාමාන්‍යයෙන් අම්ලයේ ∝-කාබන් පරමාණුව ශාඛනය වීමෙන් ද එස්ටරීභවන වේගය අඩු වේ. මීට නිදසුනක් දක්වතොත්, ට්රයිමෙතිල් ඇසිටික් අම්ලය එස්ටරීභවනය වන්නේ ඇසිටික් අම්ලයට වඩා ඉතා හෙමින්ය. මීට හේතු වන සාධකයත් අවකාශ ආචරණය විය හැකිය.

                                                         O
                                                            ∕

එස්ටරවල ව්‍යූහ සූත්‍රය R.C—OR’ ය. අම්ලවල ඇල්කිල් ලවණ සේ සලකා එස්ටර නම් කොට ඇත. නි. CH3.COOC2H5 එතිල් ඇසිටේට්ය; C3H7.COOC2H5 එතිල් බියුට්රේට්ය. එස්ටරවල අම්ල සංඝටක අනුව (නි. බෙන්සොයික් එස්ටර හා නයිට්රික් එස්ටර) හෝ ඒවායේ ඇල්කොහොල හෝ පීනෝල සංඝටක අනුව (නි. මෙතිල් එස්ටර) හෝ ඒවා වර්ග කළ හැකිය.

කාබොක්සිලික් එස්ටර නිෂ්පාදනය කරනු ලබන සාමාන්‍ය ක්‍රම කිහිපයක් පහත සඳහන් වේ:

එස්ටරීභවන ක්‍රමයෙන්

                       H2 SO4

R. COOH +R’OH → R. COOR’ + H2 O මේ ප්‍රතික්‍රියාව හෙමින් සිදු වේ. H2SO4 වැනි අකාබනික අම්ල ප්‍රමාණයක් තිබීමෙන් මේ ප්‍රතික්‍රියාවේ වේගය ඉක්මන් කළ හැකිය.

අම්ලයක රිදී ලවණය ඇල්කිල් හේලයිඩයක් සමඟ රත් කිරීමෙන්

R.COOAg+R’Br → R.COOR’+AgBr

ඇල්කොහොලයක් සමඟ අම්ල ක්ලෝරයිඩයක් හෝ අම්ල නිර්ජලකයක් රත් කිරිමෙන්

R.COCI+R’OH → R.COOR’+HCI

(R.CO)2O+R’OH → R.COOR’+R.COOH

ඇලිපැටික ඩයිඇසෝ සංයෝගයක් අම්ලයත් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරවීමෙන්

R.COOH+CH2N2 → R.COOCH2+N2

අම්ලයක තිබෙන අයනීකරණය විය හැකි පරමාණු සියල්ල ම එස්ටරීභවනයේ දී ප්‍රතිස්ථාපනය වුවහොත් සෑදෙන සංයෝගවලට උදාසීන එස්ටර යයි කියනු ලැබේ. අම්ලයේ එවැනි පරමාණු සමහරක් ප්‍රතිස්ථාපනය නොවී ඉතිරි වුවහොත් එවිට අම්ල එස්ටර සෑදේ. නි. එතිල් හයිඩ්රජන් සල්ෆේට් -C2H5.HSO4. රීතියක් වශයෙන් උදාසීන එස්ටර ජලයේ අද්‍රාව්‍යය. අම්ල එස්ටර සාමාන්‍යයෙන් ජලයේ ද්‍රාව්‍යය. ඒවා වාෂ්පශීල නොවේ. ඒවා හස්ම සමඟ ක්‍රියා කිරීමෙන් ලවණ සෑදේ. ඩයිඑතිල් සල්පේට් - (C2H5)2.S04 හා එතිල් නයිට්රේට් - C2H5.ON02 අකාබනික එස්ටරවලට නිදසුන්ය. ඩයිඑතිල් සල්ෆේට් විෂ සහිත ද්‍රවයකි. එහි තාපාංකය සෙ. 208°ය. එතිල් නයිට්රේට් සුවඳවත් නිර්වර්ණ ද්‍රවයකි. එහි තාපාංකය සෙ. 87.5°කි.

එස්ටරවල ලක්ෂණ සමහරක් පහත සඳහන් වේ. කාබොක්සිලික් එස්ටර වූකලි සුවඳැති ද්‍රව හෝ ඝන හෝ වේ. එස්ටර සියල්ල ම බොහෝ කාබනික ද්‍රාවකයන්හි ද්‍රාව්‍යය. අම්ල හෝ ක්ෂාර මගින් එස්ටර ජලවිච්ඡේදනය කෙරේ.

                                      අම්ලය

R.C00R’+H2 O → R.C0OH+ R’OH R.C00R’+ NaOH → R.C00Na+R’OH ඔක්සිහරණයෙන් එස්ටර ඇල්කොහොල් බවට පරිවර්තනය කෙරේ.

                                     C2.H5 OH/Na

R. COOR’+4 [H] →

                            R.CH2 OH+R’OH 

අම්ලයක් ඊට අනුරූප ඇල්කොහොලය බවට පරිවර්තනය කොට එස්ටර නිපදවීම මගින් අම්ල ශ්‍රේණිය ඉහළ නැංවීමට පුළුවන. R’OH [H] PBr3 R. COOH → R.C00R’ →R.CH,0H→ KCN H2 O R. CH 2 B r → R.CH2 CN >R.CH2. C00H අම්ලය එස්ටර හා ඇමෝනියා ප්‍රතික්‍රියා කිරීමෙන් ඇමයිඩ (amides) සෑදේ. R, COOR’+NH2 → R. CONH2 +R’ OH ග්‍රීනාඩ් ප්‍රතිකාරක සමඟ එස්ටරවල ප්‍රතික්‍රියාවෙන් තෘතීයික ඇල්කොහොල සෑදේ.

මේද හා තෙල් බොහෝ දුරට මේද අම්ලවල හා ග්ලිසරෝල්වල එස්ටර වේ. ඉටි වර්ග බොහෝදුරට වඩා උසස් මේද අම්ලවල හා වඩා උසස් මොනොහයිඩ්රික් ඇල්කොහොලවල එස්ටර වේ. වඩා උසස් මේද අම්ලවල එස්ටර වායුගෝලීය පීඩනය යටතේ ආසවනය කළ විට ඒවා ඔලිපීනයකට (olefine) හා මේද අම්ලයකට වියෝජනය වේ. සෙලියුලෝස්, තෙල්, ලාටු හා රෙසින යනාදිය දිය කිරීමට ද්‍රාවක වශයෙන් එස්ටර යොදනු ලැබේ. ලැකර්, සායම් හා වාර්නිස් ආදිය දිය කිරීමටත් ද්‍රාවක වශයෙන් එස්ටර යොදනු ලැබේ. විශේෂ රස ගැන්වීම සඳහා යොදන කෘත්‍රිම ද්‍රව්‍ය එස්ටරවලින් සාදා ගනු ලැබේ. නි. මෙතිල් බියුට්රේට් (අන්නාසි රසය); ඇමිල් බියුට්රේට් (ඒප්‍රිකොට් රසය); අයිසොඇමිල් ඇසිටේට් (කෙසෙල් රසය); අයිසොඇමිල් අයිසොවැලරේට් (ඇපල් රසය). සුවිකාරකයන් (plasticisers) වශයෙන් ද එස්ටර යොදනු ලැබේ. අංගරාග හා සුවඳ ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය සඳහා ද එස්ටර ගනු ලැබේ. ඇතැම් එස්ටරවලින් ඖෂධ වර්ග ද සාදා ගනිත්.

(සංස්කරණය: 1974)