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酯化反應
鎖定
- 中文名
- 酯化反應
- 外文名
- esterification
- 定 義
- 醇跟羧酸或含氧無機酸生成酯和水的反應
- 本 質
- 取代反應
- 應用領域
- 有機合成等
酯化反應基本含義
兩種化合物形成酯(典型反應為酸與醇反應形成酯),這種反應叫酯化反應。
分兩種情況:羧酸跟醇反應和無機含氧酸跟醇反應。
羧酸跟醇的反應過程一般是:羧酸分子中的羥基與醇分子中羥基的氫原子結合成水,其餘部分互相結合成酯。
舉例如下:
(2)乙二酸和甲醇可生乙二酸氫甲酯或乙二酸二甲酯
無機強酸跟醇的反應,其速度一般較快。多元醇跟無機含氧強酸反應,也生成酯。
酯化反應反應特點
屬於可逆反應,一般情況下反應進行不徹底,依照反應平衡原理,要提高酯的產量,需要用從產物分離出一種成分或使反應物其中一種成分過量的方法使反應正方向進行。酯化反應屬於單行雙向反應。
屬於取代反應。
酯化反應反應機理
SN2機理
在酯化反應中,存在着一系列可逆的平衡反應步驟。步驟②是酯化反應的控制步驟,而步驟④是酯水解的控制步驟。這一反應是SN2反應,經過加成-消除過程。
酯的氧來自羥基,水的氧來自羧基
在酯化反應中,醇作為親核試劑對羧基的羰基進行親核攻擊,在質子酸存在時,羰基碳更為缺電子而有利於醇與它發生親核加成。如果沒有酸的存在,酸與醇的酯化反應很難進行。
對於反應活性:甲酸>直鏈羧酸>側鏈羧酸>芳香酸;
甲醇>伯醇>仲醇>叔醇>酚(以上機理進適用之仲醇,即2℃醇)。
酯化反應反應類型
費歇爾酯化
酯化反應一般是可逆反應。傳統的酯化技術是用酸和醇在酸(常為濃硫酸)催化下加熱迴流反應。這個反應也稱作費歇爾酯化反應。濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑,它可以將羧酸的羰基質子化,增強羰基碳的親電性,使反應速率加快;也可以除去反應的副產物水,提高酯的產率。
如果原料為低級的羧酸和醇,可溶於水,反應後可以向反應液加入水(必要時加入飽和碳酸鈉溶液),並將反應液置於分液漏斗中作分液處理,收集難溶於水的上層酯層,從而純化反應生成的酯。碳酸鈉的作用是與羧酸反應生成羧酸鹽,增大羧酸的溶解度,並減少酯的溶解度。如果產物酯的沸點較低,也可以在反應中不斷將酯蒸出,使反應平衡右移,並冷凝收集揮發的酯。
羧酸經過酰氯再與醇反應生成酯。酰氯的反應性比羧酸更強,因此這種方法是製取酯的常用方法,產率一般比直接酯化要高。對於反應性較弱的酰滷和醇,可加入少量的鹼,如氫氧化鈉或吡啶。 H3C-COCl + HO-CH2-CH3 → H3C-COO-CH2-CH3 + H-Cl 羧酸經過酸酐再與醇反應生成酯。 羧酸經過羧酸鹽再與鹵代烴反應生成酯。反應機理是羧酸根負離子對鹵代烴α-碳的親核取代反應。
氯化亞碸作用下酯化
基本方法是將酸溶於過量低級醇(一般是甲醇或乙醇)中,然後低温下滴加氯化亞碸,該方法條件温和,操作方便,反應時間短,產率高,特別適用於氨基酸的酯化,且由於該反應低級醇過量,一般不影響酸中的醇羥基。
Steglich酯化反應
山口酯化
2,4,6-三氯苯甲酰氯與羧酸底物作用生成混酐使羧酸活化,繼而與醇順利作用成酯。DMAP為酯化的催化劑。
酯化反應典型應用
乙醇和乙酸(俗名醋酸)進行酯化生成具有芳香氣味的乙酸乙酯,是製造染料和醫藥的原料。在某些菜餚烹調過程中,如果同時加醋和酒,也會進行部分酯化反應,生成酯,使菜餚的味道更鮮美。如果要使反應達到工業要求,需要以硫酸作為催化劑,硫酸同時吸收反應過程生成的水,以使酯化反應更徹底。反應方程式如圖:
- 參考資料
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- 1. 邢其毅.基礎有機化學(第三版).北京:高等教育出版社,2005:P576
- 2. 氯化亞碸在有機合成中的應用 .CNKI[引用日期2013-05-15]
- 3. 邢其毅,裴偉偉,徐瑞秋,裴堅..基礎有機化學:第四版.上冊.北京:北京大學出版社,2016.6:284