Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Этерификации является реакция по органической химии , в которой функциональная группа сложного эфира R1-COO-R2 может быть получен путем конденсации группы карбоновой кислоты R1 - COOH и группы спирта R2-OH и образованием воды H ₂ O.

Основная реакция - это конденсация спирта на карбоновой кислоте с отщеплением молекулы воды, и в этом случае реакция обратимая (ретроэтерификация) и обратимая ( омыление , когда имеет место гидролиз сложного эфира. В условиях, H ₂ O заменяется гидроксид-ионом HO ¯), но это может быть осуществлено из других реагентов, в частности вместо карбоновой кислоты одного из ее производных, ацилхлорида или ангидрида кислоты , изменяя тип реакции и его доходность. Существует ряд других способов синтеза, включающих амиды , нитрилы , простые эфиры , альдегиды , кетоны или другие сложные эфиры .

Резюме

Этерификация карбоновых кислот

Реакция

Эта реакция, также называемая этерификацией Фишера или этерификацией Фишера-Шпейера, состоит из образования сложного эфира и воды из спирта и карбоновой кислоты . Общее уравнение этой реакции:

Механизм

В зависимости от класса алкоголя существуют разные механизмы.

Первый представленный механизм действителен для первичных и вторичных спиртов, второй - для третичных спиртов.

Здесь мы берем общий случай и выбираем катализатор H + .

Первичные и вторичные спирты

Этот механизм описывается пятью шагами (включая два быстрых равновесия протонирования-депротонирования).

Первый шаг: протонирование карбоновой кислоты. Есть две возможности:

Здесь образующийся ион стабилизирован мезомерией:

Здесь не только образованный ион (ион ацилоксония) не имеет мезомерной формы, которая его стабилизирует, но, кроме того, это состояние не позволяет реакции продолжаться. Поскольку, кроме того, эта реакция является равновесной, возможные протонированные формы на уровне гидроксильной группы расходуются с образованием другой протонированной формы, которая будет израсходована на следующих стадиях ( смещение равновесия , принцип Ле Шателье ).

• Поэтому первым шагом является протонирование карбонильной группы (быстро достигается равновесие):

• Второй этап, кинетически ограничивающий, представляет собой нуклеофильную атаку спирта на электрофильный сайт протонированной карбоновой кислоты:

• Третий этап - перенос протона (H + ) группы, полученной из спирта, на одну из гидроксильных групп ( внутренняя кислотно-основная реакция или прототропия).

• Четвертый шаг - уход молекулы воды (H ₂ O).

• Последний шаг - простое депротонирование (восстановление катализатора).

Примечание. Механизм был подтвержден с использованием воды с изотопом 18 O после реакции с помощью масс-спектрометрии .

Третичные спирты

Здесь тоже механизм происходит в 4 этапа.

• Второй этап: уход H ₂ O , образование третичного карбокатиона.

• Третий этап: добавление карбокатиона к карбонильной функции карбоновой кислоты.

Замещенный таким образом промежуточный продукт относительно стабилен, поскольку имеет несколько мезомерных форм:

(мы начинаем с последней мезомерной формы для последнего шага)

• Последний шаг: это просто депротонирование предыдущего промежуточного продукта (восстановление катализатора).

Характеристики

Эта реакция обратимая ( омыление ) и обратимая (ретроэтерификация или кислотный гидролиз сложного эфира), медленная и ограниченная (именно из-за ее обратной реакции, гидролиза).

Это немного экзотермично.

Поскольку реакция является почти атермической, изменение температуры не влияет на состояние равновесия ( экспериментальный закон Ван 'т Гоффа ). Точно так же изменение давления не вызывает смещения равновесия (поскольку почти во всех случаях реагенты и продукты являются жидкостями, экспериментальный закон Ле Шателье ).

С другой стороны, повышение температуры ускоряет реакцию и позволяет быстрее достичь состояния равновесия.

Урожай

Выход очень мало зависит от природы используемой карбоновой кислоты. Это зависит, прежде всего, от класса используемого спирта: для реагентов, вводимых в эквимолярных количествах, это 67% для первичного спирта ( например, метанола ), 60% для вторичного спирта (например, пропан-2-ол ) и только 5%. %, если спирт третичный (например, трет- бутанол или 2-метилпропан-2-ол).

Историческое примечание: эти экспериментальные результаты (атермитичность, выход в зависимости от класса алкоголя и небольшого количества карбоновой кислоты и т. Д.) В значительной степени обусловлены работами Марселлена Бертло и Леона Пеана де Сен-Жиля (Mémoire de Berthelot и Péan de Saint -Жиль, 1861).

Для увеличения урожайности существуют разные методы.

• Увеличьте количество избыточного реагента (обычно самого дешевого), что изменит окончательную скорость продвижения и, следовательно, выход.
• Все методы, позволяющие предотвратить гидролиз и тем самым сдвинуть равновесие в прямом направлении (этерификация). Ты можешь выбрать:
  • Отгоняйте сложный эфир по мере его образования, если он является наиболее летучим (что часто бывает).
  • Удалите воду (чтобы избежать ее ионизации, источника протонов обратного катализатора). Для этого возможны два метода:
    • Осуществляют отгонку водяным паром, добавляя в реакционную систему относительно летучий растворитель и образуя гетероазеотроп с водой . Обычно выбирают циклогексан или толуол , и для этого метода используется аппарат Дина Старка .
    • Добавьте в реакционную смесь дегидратирующее вещество. Это создает больше проблем, потому что, с одной стороны, даже если ее добавить в избытке, вся вода может быть израсходована не полностью. С другой стороны, тогда необходимо отделить сложный эфир от этого продукта, что может вызвать осложнения (и, кроме того, снизить выход).

    Кинетический

    Некаталитическая реакция протекает довольно медленно (достижение максимального выхода занимает несколько месяцев). Скорость также меняется в зависимости от класса спиртов: она уменьшается, когда мы переходим от первичного спирта к вторичному, а затем к третичному. В любом случае, поэтому мы ищем способы ускорить реакцию.

    • Повышение температуры: если это не влияет на урожай, значительно улучшает кинетику.
    • Использование катализатора. Для этого используется кислота, которая позволяет повысить электрофильный характер карбоксильной группы .

    Этерификация производных карбоновых кислот

    Синтез сложных эфиров из карбоновых кислот имеет много недостатков: максимальный выход около 2/3 в наиболее благоприятных случаях (первичные спирты) и более чем посредственный в самых неблагоприятных случаях (5% для третичных спиртов), медленная кинетика, даже катализируемая. (если реакцию остановить слишком быстро, выход еще больше упадет).

    Поэтому одно решение состоит в использовании довольно кислых производных, таких как ацилхлориды или ангидриды кислот .

    Реакции

    
    

    
    

    Характеристики

    • Преимущества :
      • Эти реакции являются общее .
      • Обычно они относительно быстрые, но требуют регулярного катализа. Катализаторы служат только для активации и повышения реакционной способности кислотного производного. Обычно в случае использования ацилхлорида в качестве катализаторов используются пиридин или триэтиламин (которые затем действуют как ловушка HCl).
      • Ацилхлориды и ангидриды кислот легко реагируют с водой (очень легко гидролизуются). Это заставляет соблюдать меры предосторожности при обращении (избегать контакта со слизистыми оболочками).
      • Хотя реакции в основном завершены, выход не составляет 100%. Действительно, после завершения реакции сложный эфир должен быть извлечен из среды, и шаги для достижения этого обычно представляют собой физико-химическое равновесие.

      Нам также необходимо улавливать образовавшуюся HCl:

      1. с использованием, например, основания, такого как пиридин или триэтиламин.
      2. ловушка, состоящая из колбы, содержащей соду.
      • Реакции ангидридов более медленные и менее быстрые (ангидриды менее реакционноспособны).

      Поэтому в промышленности мы предпочитаем использовать карбоновую кислоту, которую проще реализовать. Однако в случае фармацевтической или косметической промышленности можно использовать ацилхлориды или ангидриды, поскольку продукты имеют высокую добавленную стоимость.

      Сложные эфиры – соединения, у которых атом водорода замещен углеводородным радикалом. Общая формула:

      
      
      

      Изомерия сложных эфиров.

      Для сложных эфиров характерны следующие виды изомерии: изомерия углеродной цепи, изомерия положения сложноэфирной группировки –СО-О-, межклассовая изомерия:

      
      

      
      

      
      

      Физические свойства сложных эфиров.

      Сложные эфиры представляют собой летучие, малорастворимые и практически нерастворимые в воде жидкости. Многие имеют приятный запах.

      Сложные эфиры имеют более низкую температуру кипения, чем соответствующие кислоты. Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов – воскообразные вещества, не имеют запаха и нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях.

      Химические свойства сложных эфиров.

      1. Реакция гидролиза (омыления).

      
      

      Гидролиз ускоряется под действием щелочей, и гидролиз необратим:

      
      

      
      

      3. Реакция восстановления:

      
      

      4. Реакция образования амидов.

      
      

      Реакция этерификация сложных эфиров.

      Этерификация – обратимый процесс. Прямая реакция - это образование сложного эфира, обратная – кислотный гидролиз. В результате происходит активация молекулы карбоновой кислоты. Бензойная кислота протонируется по атому кислорода карбонильной группы. Протонирование приводит к превращению частичного положительного заряда на атоме углерода карбоксильной группы.

      Читайте также:

        
      • История дня народного единства кратко и понятно самое важное видео
        
      • Выдающиеся личности башкортостана кратко
        
      • Джалаладдин руми биография кратко
        
      • Оборотоспособность недвижимого имущества кратко
        
      • Ремонт валов электрических машин кратко