bài giảng ESTER HOA

Khái niệm về phản ứng ester hoá và các phương pháp điều chế ester.. pháp chuyển dịch cân bằng cho phản ứng ester hoá.. Điều kiện cân bằng của phản ứng: 3.4.1.Hằng số cân bằng của phản ứ

Chương 7- ester hoá

Mục tiêu học tập:

1 Khái niệm về phản ứng ester hoá và các phương

pháp điều chế ester

2 Cơ chế của phản ứng ester hoá.

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ester hoá và ph pháp chuyển dịch cân bằng cho phản ứng ester hoá.

4 Các ví dụ ứng dụng của phản ứng ester hoá.

Các phương pháp điều chế ester:

1.1 Phương pháp acyl hoá:

-Phản ứng giữa acid và alcol:

R-COOH + R’-OH R-COOR’ + H2O

-Phản ứng “rượu phân” (alcoholysis):

Các phương pháp điều chế ester

- Phản ứng “acid phân” (acidolysis):

CH3COOCH=CH2 + C11H23COOH 

C11H23COOCH=CH2 + CH3COOH

(Acid laurinic) => (Vinil laurinat)

- Phản ứng “chuyển đổi ester”:

HCOOC(CH3)3 + R-COOCH3 = R-COOC(CH3)3 +

HCOOCH3

Các phương pháp điều chế ester

- Phản ứng của anhydrid acid với alcol hoặc phenol :

(CH3CO)2O + R-OH => CH3COOR + CH3COOH

(CH3CO)2O + Ar-OH => CH3COOAr + CH3COOH

-Phản ứng giữa halogenid acid với alcol hoặc alcolat:

Cl-CO-Cl + C2H5OH => ClCOOC2H5 + HCl

- Phản ứng giữa amid với alcol :

R-CONH2 + R’-OH => R-COOR’ + NH3

Các phương pháp điều chế ester

1.2 Phương pháp alkyl hoá:

- Phản ứng giữa muối carboxylat với alkyl hoặc arakyl

halogenid:

CH3COONa + C2H5Br => CH3COOC2H5 + NaBr

CH3COONa + Cl-CH2-C6H5 => CH3COOCH2-C6H5 + NaCl

- Phản ứng alkyl hoá nhóm OH của acid bằng epoxyd:

- Phản ứng cộng hợp vào C=C của acid vô cơ và hữu cơ :

CH2 =CH2 + H2SO4 => CH3CH2-OSO2OH

CH2 =CH2 + CH3COOH => CH3COOCH2CH3

O

H2C CH2 + CH3COOH OH CH 2 CH 2 O CO CH 3

Các phương pháp điều chế ester

1.3 Phương pháp oxy hoá-khử:

-Phản ứng Canizaro (benzaldehyd trong kiềm đặc):

-Phản ứng Tischenko (aldehyd/nhôm -alcolat):

Ester được sử dụng trong các lĩnh vực sau:

• Trong dược phẩm, dùng làm thuốc (aspirin,

novocain, diethylphthalat, artesunat )

• Làm chất trung gian trong tổng hợp hoá hữu cơ và

hoá dược.

• Trong hoá mỹ phẩm các ester dùng làm hương liệu

• Làm dung môi (ethylacetat, butylacetat ).

2.1 Ester hoá với alcol bậc 1 và bậc 2

(H2O tạo thành từ -OH acid):

R C

O OH

+ H+

R C

O OH

R C

O

OH H

R C

O OR

+ H+

nh nh

ch nh

nh ch

nh ch

Cơ chế đơn phân tử:

R C

O H OH

2 Cơ chế phản ứng

2.2 Ester hoá với alcol bậc 3:

Phân tử nước tạo thành từ -OH của alcol

ch nh

R

O

OH C(CH3)3

R

O OC(CH3)3

+ H+nh

nh

3 Các YTAH đến quá trình ester hoá:

3.1 Xúc tác:

- Đẩy nhanh quá trình ester hoá.

- Không ảnh hưởng đến cân bằng của phản ứng

- Các xúc tác hay dùng:

-Acid proton: sulfuric, clorhydric, sulfonic, percloric, phosphoric

-Acid Lewis: BF3, ZnCl2, SnCl4, SiF4, FeCl3.

- Các chất trao đổi ion.

3 Các YTAH đến quá trình ester hoá

3.2 Dung môi:

- Thường là các alcol tham gia phản ứng.

- Dung môi trợ tan (aceton, benzen, toluen,

cloroform, dicloromethan )

3.3 Nhiệt độ:

- Nhiệt làm tăng tốc độ phản ứng ester hoá

- Muốn nâng nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ sôi

của alcol thì phải dùng thiết bị chịu áp suất

3 Các YTAH đến quá trình ester hoá

3.4 Điều kiện cân bằng của phản ứng:

3.4.1.Hằng số cân bằng của phản ứng ester hoá:

3 Các YTAH đến quá trình ester hoá

3.4.2 Ảnh hưởng cấu trúc alcol tới vận tốc ester hoá và

nồng độ tại điểm cân bằng:

nhóm -OH thì vận tốc ester hoá càng giảm , nồng độ

ester tại điểm cân bằng càng thấp

3 Các YTAH đến qá trình ester hoá

3.4.3 Ảnh hưởng cấu trúc acid tới vận tốc ester hoá và nồng độ ester tại điểm cân bằng:

-Ester hoá một số acid khác nhau với alcol

isopropylic ở 150 độ C thấy rằng:

-Tốc độ ester hoá và nồng độ ester tại điểm

cân bằng không tỷ lệ theo sự phân nhánh của mạch carbon.

4 Các phương pháp chuyển dịch cân

bằng cho phản ứng ester hoá:

1 Tăng nồng độ một trong hai chất tham gia

phản ứng (thường dùng alcol thừa nhiều lần).

2 Loại khỏi phản ứng một trong hai chất tạo

thành.

4 Các phương pháp chuyển dịch cân

bằng cho phản ứng ester hoá:

- Loại nước ra khỏi phản ứng:

*Acid, alcol có độ sôi cao:

- Cất kéo liên tục (sục khí trơ để tăng tốc độ)

*Acid có độ sôi cao, alcol độ sôi thấp hơn nước:

- Dùng alcol thừa nhiều lần và cất liên tục

* Thêm một dung môi để tạo hỗn hợp sôi đẳng phí ba cấu tử (benzen, toluen, cloroform, dicloroethan,

tetraclorocarbon).

4 Các phương pháp chuyển dịch cân

bằng cho phản ứng ester hoá:

Loại ester ra khỏi phản ứng:

- Nếu ester có độ sôi thấp nhất: Liên tục cất loại ester trong quá trình phản ứng.

- Nếu ester tạo hỗn hợp đẳng phí hai hoặc ba cấu

tử với các chất tham gia phản ứng: Hỗn hợp

hơi cất ra được ngưng tụ tách lấy ester Pha

nước acid được dẫn trở lại khối phản ứng.

C O O

O

C2H5OH C2H5OH

H2SO4