Etüülatsetaat

Etüülatsetaat, süstemaatilise nime järgi etüületanaat (tihti lühendiga EtOAc või EA), on orgaaniline ühend keemilise valemiga CH3-COO-CH2-CH3. Etüülatsetaat on tuleohtlik puuviljalõhnaline ja värvitu vedelik, sageli kasutatakse seda kemikaali näiteks liimide, värvide, küünelakieemaldite, sigarettide, kofeiinivaba tee ja kohvi tootmisel. Kokku toodeti Jaapanis, Põhja-Ameerikas ja Euroopas 1985. aastal umbes 400 000 tonni. 2004. aastal toodeti maailmas hinnanguliselt 1 300 000 tonni etüülatsetaati.

Omadused
Etüülatsetaat on parajalt polaarne lahusti ja kergesti lenduv aine, samuti on ta vähemürgine ja pole hügroskoopne. Etüülatsetaat on nõrga vesiniksideme aktseptor ja ei ole happelise prootoni doonor, kuna molekulis olevad hapniku aatomitel ei oma sidemeid vesinike aatomitega. Etüülatsetaat võib lahustada endas kuni kolm protsenti vett ja lahustub kaheksaprotsendiliselt vees toatemperatuuri juures. Kõrgendatud temperatuuril selle lahustuvus vees suureneb.

Tootmine
Enamasti toodetakse tööstuslikult Fischeri esterifikatsioonil, kasutades etanooli ja äädikhapet, mille tulemusena saadakse etüülatsetaat produktina või siis oksüdeeritakse vedelas faasis n-butaani, saades etüülatsetaat produktina. Osa materjalist toodetakse ka atseetaldehüüdi kondenseerimisel.

Fischeri esterifikatsiooniga
Etüülatsetaati sünteesitakse peamiselt Fischeri esterifikatsiooni reaktsiooni kaudu, kus reageerib etanool etaanhappega. Etanooli ja etaanhappe segu esterdub toatemperatuuril 65% ulatuses. Seda reaktsiooni saab kiirendada happelise katalüüsiga ja tasakaalu saab kallutada produkti suunas vee eemaldamisega reaktsioonisegust.

CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O

Tishchenko reaktsiooniga 
Samuti toodetakse tööstuses etüülatsetaati, kasutades Tishchenko reaktsiooni, mis kombineerib kaks samaväärset atsetaalaldehüüdi alkoksiidi (katalüsaatori) juuresolekul.

2 CH3CHO → CH3COOCH2CH3

Etanooli dehüdrogenaasiga 
Spetsialiseeritud tööstuslikud suunad nõuavad etanooli katalüütilist dehüdrogenaasi. See meetod on vähem tasuv kui esterifikatsioon, aga ülejääketanooli kasutavad keemiatehased. Tüüpiliselt viiakse dehüdrogenaas läbi vasega kõrgendatud temperatuuril (alla 250 °C). Vase pind võib olla laiendatud, sadestades seda tsingi pinnale, soodustamaks lumehelveste kasvu, mis on fraktaalitaolised struktuurid (dendriidid). Pindala võib samuti suurendada sadestades tseoliidile, tüüpiliselt ZSM-5-le. Haruldaste muldmetallide ja leelismetallide jäljed on sellele protsessile kasulikud. Dehüdrogenaasi kõrvalproduktid sisaldavad dietüüleetrit, mida arvatakse tekkivat sellest, et katalüsaatoris, atseetaldehüüdis, aldoolproduktides, kõrgemates estrites ja ketoonides on mingisugune alumiiniumi sisaldus olemas. Kõrvalproduktide eraldamine on keeruline, sest etanool moodustab aseotroobi veega, nagu moodustab etüülatsetaat etanooli ja veega ja metüületüülketoon (moodustub 2-butanoolist) koos etanooli ja etüülatsetaadiga. Tekkinud aseotroobid on võimalik "lõhkuda" rõhuvahetusega destilleerimisel või membraan destilleerimisel.

Kasutusalad
Etüülatsetaati kasutatakse peamiselt lahusti ja lahjendina, seda eelistatakse tema madala hinna, madala toksilisuse ja meeliva lõhna tõttu. Näiteks kasutatakse etüülatsetaati tavaliselt, et puhastada trükiplaate (atsetoon ja atsetonitriil on samuti kasutusel). Etüülatsetaati kasutatakse laialdaselt lahustina küünelakis ja küünelakieemaldis. Keemias tihtipeale segatakse seda mittepolaarsete solventidega nagu, näiteks heksaan saades kromatograafilise solvendi, samuti kasutatakse seda kemikaali ekstraheerimisel. Etüülatsetaati kasutatakse ka maiustustes ja parfüümides. Parfüümides kasutatakse seda, kuna see annab puuviljalõhna (nagu paljud estrid) ja aurustub kiiresti, jättes parfüümi lõhna nahale. Värvides on etüülatsetaat kasutusel aktivaatori või kõvendina. Etüülatsetaati kasutatakse mitmesuguste kattematerjalide valmistamisel, mille hulka kuuluvad materjalid nagu epoksiidid, tselluloosid, akrüülid, vinüülid ja uretaanid. Kõrge puhastusastmega etüülatsetaat leiab kasutust elektroonikatööstuses, kus kasutatakse seda fotoresistsete preparaatide vaikude viskoossuse vähendamiseks.

Laboratoorne kasutus 
Laboris on etüülatsetaati sisaldavad segud tavaliselt kasutusel kolonnkromatograafias ja ekstraheerimisel. Etüülatsetaat valitakse harva reaktsiooni lahustiks, kuna see on aldis hüdrolüüsuma ja ümberesterduma. Etüülatsetaat on üsna lenduv toatemperatuuril ning ta keemistemperatuur on 77,1 °C. Nende omaduste tõttu on võimalik etüülatsetaati tõhusalt eemaldada proovist, kuumutades proovi veevannis ja varustades segu suruõhuga.

Esinemine veinides 
Etüülatsetaat on kõige levinum ester veinides, olles samal ajal kõige levinuma lenduva orgaanilise happe (äädikhappe) ja etüülalkoholi reageerimise käigus tekkinud produkt. Etüülatsetaadi aroom on kõige elavam nooremates veinides. Tundlikkus etüülatsetaadile on erinev, enamikul inimestel on taju lävi umbes 120 mg/L. Rohket etüülatsetaati sisaldust peetakse veini veaks. Hapniku mõjul võib võimenduda etanooli oksüdeerimine atseetaldehüüdiks, mis jätab veinile terava äädikataolise maitse.

Entomoloogiline kasutus
Entomoloogia valdkonnas on etüülatsetaat kasutusel kui tõhus, lämmatav aine, mida kasutatakse putukate kogumiseks ja uurimiseks. Etüülatsetaadi aur on putuka jaoks mürgine ja tapab kogutud (tihtipeale täiskasvanud) putuka kiiresti ilma seda hävitamata. Etüülatsetaat pole hügroskoopne aine, mis võimaldab hoida putukaid piisavalt pehmena ja võimaldab nõuetekohast paigaldamist sobilikuks kogumiseks.

Etüülatsetaadiga kofeiinivaba kohvi tootmine
Etüülatsetaadiga kohvi kofeiinivabaks muutmist kutsutakse tihtipeale naturaalseks, kuna etüülatsetaati leidub looduslikult paljudes puuviljades. Praktikas on palju odavam ja efektiivsem kasutada sünteetilist etüülatsetaati. Kohviube aurutatakse, kuni need paisuvad, seejärel pestakse ube korduvalt etüülatsetaadi vesilahusega. Etüülatsetaat on polaarne lahusti, mistõttu on see suurepärane lahusti kofeiini molekuliga sidumiseks. Kofeiin on polaarne molekul ja lahustub ta hästi etüülatsetaadis (põhimõttel, et sarnane lahustab sarnast). Seejärel ube aurutatakse, kuni ülejäänud etüülatsetaat on aurustunud. See meetod muudab kohvioad kofeiinivabaks 97% ulatuses.

Ohutus
Etüülatsetaat on kergesti süttiv aine, aurud võivad moodustada plahvatusohtlikke segusid õhuga, samuti võivad aurud lenduda süütekoldeni. Enamus aurudest on raskemad kui õhk, selle asjaolu tõttu võivad koguneda etüülatsetaadi aurud, näiteks keldritesse või kanalisatsiooni. Kui hoiustada etüülatsetaadi materjale pika perioodi jooksul sarnaste funktsionaalgruppidega, võivad moodustuda plahvatusohtlikud peroksiidid.

LD50 rottide jaoks on 11,3 g/kg, mis viitab madalale mürgisusele. Võttes arvesse, et kemikaal esineb looduslikult paljudes organismides, võib eeldada, et toksilisuse risk on väike.

Mõju tervisele 
Kõrgetel kontsentratsioonidel tekitab etüülatsetaat lühiajalisel kokkupuutel ärritust silmade, nina ja kurgu piirkonnas, samuti kutsub see esile peavalu, iiveldust, oksendamist unisust ja teadvusetust. Väga kõrged kontsentratsioonid võivad põhjustada stuuporit, vaatamata sellele on tegu suhteliselt mittemürgise kemikaaliga. Pikem kokkupuude võib põhjustada hägusust silmis, kahjustusi kopsudele, südamele, neerudele ja maksale. Aine kantserogeensed omadused pole teada.

Mõju loodusele
Etüülatsetaat on kergelt mürgine kalade ja selgrootute suhtes, ja nagu eelpool mainitud on see mürgine putukate suhtes. Antud kemikaal on kergesti biolagunev ja ei ole bioakumulatiivne.

Reaktsioonid

Seebistamine
Etüülatsetaat võib hüdrolüüsuda happelises või aluselises keskkonnas, saades etaanhappe ja etanooli. Happelise katalüsaatori kasutus kiirendab hüdrolüüsi, mis allub Fischeri tasakaalule mainitud eespool. Tavaliselt kasutatakse laboris reaktsiooni vaid illustratiivsetel eesmärkidel. Etüülestrid hüdrolüüsuvad tüüpiliselt kahes astmes, alustades stöhhiomeetrilise koguse tugeva alusega, nagu näiteks naatriumhüdroksiid. See reaktsioon annab etanooli ja naatriumatsetaadi, kuid ei ole reaktsioonivõimeline etanooli suhtes.

CH3COOC2H5 + NaOH → C2H5OH + CH3COONa

Kiiruskonstant on 0,111 dm³ / mol.sec 25 °C juures.

Claiseni kondensatsioon

Etüülatsetaat võib moodustada β-ketoesteri ja alkoholi kui ta reageerib teise etüülatsetaadi molekuliga või mõne muu estriga. Selleks, et reaktsioon toimuks, peab reaktsioonikeskkond olema tugevalt aluseline. Kahe etüülatsetaadi molekuli Claiseni kondensatsioonil saadakse etüülatetoatsetaat ja etanool saadusena.

2CH3COOC2H5→CH3COCH2COOC2H5+C2H5OH

Happekatalüütiline hüdrolüüs
 
Happekatalüütiline hüdrolüüs on sisuliselt vastandreaktsioon Fischeri esterifikatsioonile, kus ester lõhutakse alkoholiks ja karboksüülhappeks. Etüülatsetaadi happekatalüütilisel hüdrolüüsil saab produktidena etanooli ja etaanhappe.

CH3COOCH2CH3 + H2O→ CH3COOH + CH3CH2OH

Vaata ka
 Estrid
 Lahusti
 Etanool
 Etaanhape

Viited 

Estrid