Estryfikacja to
reakcja chemiczna
w wyniku której powstają
estry
. Najczęściej zachodzi ona pomiędzy
kwasami
(głównie
karboksylowymi
) i
alkoholami
(szerzej: związkami zawierającymi
grupę hydroksylową
), niemniej możliwe i często stosowane są inne metody syntezy estrów np. z
bezwodników
czy
chlorków kwasowych
.
Reakcja estryfikacji z użyciem kwasu i alkoholu, której produktem ubocznym jest
woda
, jest zazwyczaj reakcją równowagową. Aby zapewnić jej wysoką wydajność należy z układu reakcji usuwać przynajmniej jeden z produktów i jest nim najczęściej woda.
|
Estryfikacja kwasu alkoholem |
Estryfikacja kwasu karboksylowego z alkoholem przy obecności katalitycznej ilości
kwasu siarkowego(VI)
lub innego silnego kwasu mineralnego, nazywana jest estryfikacją Fishera. Aby uzyskać wysoką wydajność tego procesu trzeba z układu reakcji na bieżąco usuwać przez
destylację
tworzący się ester, wodę lub oba na raz.
Przebieg katalizowanej silnym kwasem mineralnym estryfikacji Fishera wygląda następująco:
|
Katalizowana estryfikacja |
Na początku
kation
hydroniowy przyłącza się do atomu tlenu
grupy karbonylowej
. Następnie do powstałego
karbokationu
przyłącza się cząsteczka alkoholu. Wytworzony w ten sposób nietrwały związek rozkłada się z wydzieleniem
kationu hydroniowego
.
W analogiczny sposób zachodzi estryfikacja w przypadku kwasów nieorganicznych, np. estryfikacja
gliceryny
mieszaniną nitrującą
, w wyniku której powstaje
triazotan glicerolu
(nitrogliceryna) lub estryfikacja alkoholi alifatycznych kwasem azotawym prowadząca do powstania
azotynów alkilu
.
W wielu przypadkach, szczególnie dla
aromatycznych
kwasów karboksylowych estryfikację Fishera zastępuje się estryfikacją katalizowaną zasadowo. Jako katalizatory stosuje się najczęściej silnie zasadowe
aminy
(np.
pirydynę
). W przypadku estryfikacji katalizowanej zasadowo istnieje też możliwość uniknięcia konieczności oddestylowywania produktów, poprzez zastosowanie
dicyckloheksylokarbodiimidu DCC
lub
diizopropylokarbodiimidu DIC
, który wiąże się ilościowo z wodą, zaś powstający N,N'-dicykloheksylomocznik wypada z układu reakcji w postaci osadu.[1]
W przemyśle reakcję estryfikacji prowadzi się często z użyciem halogenków lub bezwodników kwasowych stosując technikę reakcji na granicy faz. Halogenek lub bezwodnik kwasowy umieszcza się w jednym rozpuszczalniku, zaś alkohol w drugim. Reakcja zachodzi wówczas na styku obu faz dzięki czemu nie występuje konieczność przesuwania jej równowagi. W reakcji z użyciem halogenków produktem ubocznym nie jest woda lecz
halogenowodór
, który można usuwać z układu reakcji poprzez obecność amin (np.
trietyloamina
,
pirydyna
,
piperydyna
) tworzących stałe halogenowodorki wypadające z układu reakcji w postaci osadu.
Wadą estryfikacji z użyciem halogenków kwasów karboksylowych jest ich wysoka cena i problem z utylizacją powstających halogenowodorków amin. Wadą stosowania bezwodników jest również ich wysoka cena, oraz fakt, że reakcji efektywne używana jest tylko połowa jego masy, gdyż ubocznie tworzy się kwas karboksylowy, który w warunkach prowadzenia syntezy nie reaguje z alkoholem.
Przypisy
- ↑ A. Huczyński, D. Łowicki, B. Brzezinski, F. Bartl
J Mol Struct
879 (2008) 14-24. doi:10.1016/j.molstruc.2007.08.004