Esterifikace

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Esterifikace je chemická reakce, při které z organické nebo anorganické kyslíkaté kyseliny a alkoholu vzniká ester. V běžné praxi se esterifikací rozumí hlavně reakce karboxylové kyseliny a alkoholu za vzniku esteru karboxylové kyseliny a vody. Ester karboxylové kyseliny se však dá připravit také přeměnou z alkoholů a např. chloridů nebo anhydridů karboxylových kyselin. Kondenzace kyslíkatých kyselin, např. kyseliny fosforečné, sírové nebo sulfonové s alkoholem vedou také na estery a mohou být proto také pokládány za esterifikace.

Souhrnná reakce[editovat | editovat zdroj]

Reakce je rovnovážná a kondenzační, při které reaguje alkohol nebo fenol s karboxylovou kyselinou (nebo anorganickou kyselinou) na ester a vodu.

Souhrnná esterifikace

Takto naznačený mechanizmus platí pouze pro primární a sekundární alkoholy. U terciárních alkoholů se v průběhu reakce -OH skupina alkoholu odštěpí a aduje se na vzniklý karbkationt karboxylové kyseliny. Ve vzniklém esteru zůstane zachován kyslík z karboxylové kyseliny.

Kysele katalyzovaná esterifikace (Fischerova esterifikace)[editovat | editovat zdroj]

Hermann Emil Fischer byl pravděpodobně první[1], kdo získal vyšší výtěžek esteru z menšího množství kyseliny sírové, než bylo tehdy obvyklé.[2]

Prvním krokem esterifikace je protonace karboxylové kyseliny na mezomerně stabilní kationt.

1. krok mechanismu esterifikace

Kation uvolněný protonací se poté nukleofilně chytne na volný elektronový pár hydroxylové skupiny na alkoholu. Atom vodíku z původního alkoholu tvoří intramolekulární vodíkové můstky s atomy kyslíku z karboxylové skupiny a nakonec spolu vytvoří vazbu.

2. krok mechanismu esterifikace

V posledním kroku se vzniklý oxoniový iont odštěpí jako molekula vody a vznikne kationt, který může použít na deprotonaci esteru.

3. krok mechanismu esterifikace

Tento mechanismus byl dokázán sledováním označených izotopů kyslíku v alkoholu.[3]

Rychle ustanovená rovnováha při tvorbě esteru potřebuje zvýšenou teplotu nebo přidání kyseliny. Ke kyselé katalýze se často používá kyselina sírová, protože kvůli svojí schopnosti vázat vodu určité množství vody z reakční rovnováhy odstraní (reakční rovnováha se posune ve prospěch esteru).[4] Také je možné použít p-Toluen sulfonovou kyselinu nebo Benzen. Jako velmi účinné katalyzátory se ukazují být hafničité soli (mj. dichloridoxid hafničitý). Molekuly těchto solí na sebe mohou vázat až 7 molekul vody.[5]

Další esterifikační reakce[editovat | editovat zdroj]

Existuje celá řada dalších možností, jak přeměnit alkoholy a kyseliny, případně deriváty kyselin na estery. Příkladem mohou být reakce mezi alkoholem a chloridem karboxylové kyseliny (Schotten-Baumannova metoda), alkoholem a anhydridem karboxylové kyseliny, Steglichovy esterifikace nebo Mitsunobuovy reakce. Transesterifikace umožňuje výměnu alkoholové nebo kyselé části existujícího esteru za jinou.

Štěpení esterů[editovat | editovat zdroj]

Opačná reakce k esterifikaci je kyselá hydrolýza esterů. Alkalická hydrolýza esterů probíhá jiným reakčním mechanismem než kyselá, proto je vyčleněna a označuje se jako zmýdelnění.

Výroba esterů[editovat | editovat zdroj]

Chemickou reakcí je získáno velké množství chemických produktů a následně společně destilováno. Při výrobě esterů se často oba procesy spojí v jeden a tento postup se nazývá reaktivní destilace. Během této reakce se jeden nebo více produktů (často voda) odpaří. Chemická rovnováha se přitom neustále obnovuje, takže je možné dosáhnout vysokého výtěžku výsledného esteru. Takové spojení kroků má mnoho výhod. Náklady na přístroje jsou zanedbatelné a postup je tak velmi levný.[6]

Esterifikace pomocí destilace

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Veresterung na německé Wikipedii.

  1. Théophile-Jules Pelouze, Amédée Gélis. Mémoire sur l'acide butyrique. Svazek 3ème Série IX. [s.l.] : [s.n.], 1844. S. 434–456, hier S. 453.  
  2. Hermann Emil Fischer, Arthur Speier (1895).  "Darstellung der Ester". Chemische Berichte 28: 3252–3258. doi:10.1002/cber.189502803176. 
  3. Ivan Ernest: Bindung, Struktur und Reaktionsmechanismen in der organischen Chemie. Springer, Wien/New York 1972, ISBN 3-211-81060-9, S. 73–74.
  4. Walter Beyer. Lehrbuch der organischen Chemie. Svazek 24. [s.l.] : [s.n.], 2004. S. 272.  
  5. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. vydání, de Gruyter, Berlin 2007, s. 1539
  6. Chemie und Life Science: Reaktivdestillation eröffnet neue Perspektiven.

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]