Những vấn đề liên quan đến phản ứng este hóa

ESTE

Môn: Sản xuất thuốc


NỘI DUNG

1.

ĐẠI CƯƠNG

4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG

1.1. Điều chế ester bằng phương pháp acyl hóa.

CHO PHẢN ỨNG ESTER HÓA.

1.2 Điều chế ester bằng phương pháp alkyl hóa

4.1. Tăng nồng độ 1 trong 2 chất tham gia phản phản ứng

1.3 Điều chế ester bằng phương pháp oxy hóa khử

( acid hoặc alcol )

1.4 Ứng dụng

4.2. Loại khỏi phản ứng 1 trong 2 chất tạo thành

2. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG

5. MỘT SỐ VÍ DỤ

2.1. Ester hóa với alcol bậc 1 và bậc 2

5.1. Điều chế diethylphtalat

2.2. Ester hóa với alcol bậc 3

5.2. Điều chế methyl salicylat
5.3. Điều chế aspirin.

3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA
3.1. Xúc tác
3.2. Dung môi
3.3. Nhiệt độ
3.4. Điều kiện cân bằng của phản ứng


1. ĐẠI CƯƠNG
Khái niệm: Qúa trình tạo hợp chất ester bằng phản ứng giữa acid carboxylic với alcol, xúc tác acid vô cơ được gọi là quá trình este hóa.
Ester hóa là phản ứng thuận nghịch:

R-COOH + R”OH

RCOOR” + H 2O

1.1 Điều chế ester bằng phương pháp acyl hóa

* Phản ứng ester hóa (esterification): R-COOH + R”-OH

R-COOR” + H 2O

* Phản ứng “rượu phân” (alcoholysis)

+

COOC2H5

HOCH2CH2(C2H5)

+ C2H5OH

COOCH2CH2N(C2H5)2


1. ĐẠI CƯƠNG
1. ĐẠI CƯƠNG
Khái niệm:
niệm: Qúa
Qúa trình
trình tạo
tạo hợp
hợp chất
chất ester
ester bằng
bằng phản
phản ứng
ứng giữa
giữa acid
acid carboxylic

carboxylic với
với alcol,
alcol, xúc
xúc tác
tác acid
acid vô
vô cơ
cơ được
được gọi
gọi là
là quá
quá trình
trình este
este hóa.
hóa.
Khái
Ester hóa
hóa là
là phản
phản ứng
ứng thuận
thuận nghịch:
nghịch:
Ester

R-COOH +
+ R”OH
R”OH
R-COOH

RCOOR” +
+H
H 2O
O
RCOOR”
2

1.1 Điều chế ester bằng phương pháp acyl hóa
1.1 Điều chế ester bằng phương pháp acyl hóa
* Phản ứng “acid phân” (acidolysis):

CH3COOC=CH2 + C11H23COOH

(Acid laurinic)

C11H23COOCH=CH2 + CH3COOH

(vinyl laurinat)

* 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’ + NH 3

1. ĐẠI CƯƠNG
Khái niệm: Qúa trình tạo hợp chất ester bằng phản ứng giữa acid carboxylic với alcol, xúc tác acid vô cơ được gọi là quá trình este hóa.
Ester hóa là phản ứng thuận nghịch:

R-COOH + R”OH

RCOOR” + H 2O

1.2 Điều chế ester bằng phương pháp alkyl hóa

* Phản ứng giữa muối carboxylat với alkyl halogenid hoặc alkyl halogenid:

CH3COONa
CH3COONa

+

C2H5Br

CH3COOC2H5 + NaBr

+ Cl-CH2-C6H5

CH3COOCH2-C6H5 +NaCl

* Phản ứng alkyl hóa nhóm OH của acid bằng epoxyd:

+ CH CHOOH
3

OH-CH -CH -O-CO-CH
2
2
3

Phản ứng cộng hợp vào nối đôi C=C của acid vô cơ và hữu cơ:
CH2=CH2

+ H2SO4

CH2=CH2

+ CH3COOH

CH3CH2-OSO2OH
CH3COOCH2CH3


1. ĐẠI CƯƠNG
Khái niệm: Qúa trình tạo hợp chất ester bằng phản ứng giữa acid carboxylic với alcol, xúc tác acid vô cơ được gọi là quá trình este hóa.
Ester hóa là phản ứng thuận nghịch:

R-COOH + R”OH

RCOOR” + H 2O

1.3 Điều chế ester bằng phương pháp oxy hóa khử

* Phản ứng Canizzaro (benzaldehyd trong môi trường kiềm đặc):

2 C6H5-CHO

OHC6H5-CH2-O-CO-C6H5

* Phản ứng Tischenko (aldehyd/nhôm-acolat) :

2CH3CHO

CH3COOC2H5

* Phản ứng giữa carbon monoxyd với alcol trong alcolat kim loại ở nhiệt độ và áp suất lớn:
R-OH

+

CO

HCOOR


1.4 Ứng dụng

Làm chất trung gian trong tổng hợp hóa hữu cơ và hóa dược

Trong hóa mỹ phẩm, các ester dùng làm hương liệu

Làm dung môi ( ethylacetat, butylacetat,.....)

Trong dược phẩm dùng làm thuốc ( Aspirin, novocain, diethylphtalat, artesunat.....)

ASPIRIN

NOVOCAIN

DIETHYLPHATHALAT


2. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
Phản ứng ester hóa kinh điển là phản ứng tạo ester giữa acid carbocylic và alcol. Đây là phản ứng thuận nghịch xúc tác là các acid vô cơ.

* Phân tử nước tạo thành trong phản ứng ester hóa có thể theo hai cách:

* Kết quả của nhiều công trình nghiên cứu chứng minh rằng bậc carbon trong phân tử alcol quyết định phân tử nước loại ra theo
kiểu nào. Trong thực tế có hai kiểu cơ chế tương ứng với hai trường hợp.


2. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
2.1. Ester hoá với alcol bậc 1 và bậc 2

Trường hợp 1


2. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
2.1. Ester hoá với alcol bậc 1 và bậc 2

Trường hợp 2

Kết luận: cả 2 trường hợp nhóm OH đều lấy từ acid carboxylic để tạo thành phân tử nước.

2. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
2.1. Ester hoá với alcol bậc 3

Trường hợp này phân tử nước được tạo thành từ nhóm –OH của alcol. Cơ chế phản ứng như sau:


3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA
3.1. Xúc tác

Đẩy nhanh quá trình ester hóa.

-Chất xúc tác hay dùng là các proton mạnh : H 2SO4 ,HCl, R-HSO3,HClO4, H3PO4.
-Ngoài ra, còn sử dụng một số acid Lewis (LA) khác:BF3, ZnCl2, SnCl4,SiF4, FeCl2
-Gần đây, dùng các chất trao đổi ion làm chất xúc tác thay cho acid (quá trình xử lý sau phản ứng đơn giản hơn và có thể sử dụng lại
chất xúc tác)


3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA

3.2. Dung môi
- Thường là các ancol tham gia phản ứng được dùng quá thừa.

- Nếu acid carboxylic không tan trong ancol cần một dung môi trợ tan thích hợp ( aceton, benzene, toluene, chloroform,…)

3.3. Nhiệt độ
-Có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng ester hóa

-Việc tăng nhiệt độ của phản ứng chỉ đến độ sôi của ancol  nếu muốn tăng nhiệt độ lên cao hơn thì phải dùng thiết bị chịu áp

suất


3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA
3.4. Điều kiện cân bằng của phản ứng

Hằng số cân bằng của phản ứng ester hóa

•Ester hóa là phản ứng thuận nghịch.
•Mỗi phản ứng cụ thể có một hằng số cân bằng riêng.
•Hằng số cân bằng được tính theo công thức:
K=

[ester ].[nuoc]
[acid ].[alcol ]

•Giá trị K càng lớn thì khả năng chuyển hóa ester càng cao.


Ảnh hưởng của cấu trúc alcol tới vận tốc ester hóa và nồng độ ester tại điểm cân bằng

Thí nghiệm của Menshutkin khi ester hoá các alcol với
acid acetic:

Kết quả cho thấy methanol có vận tốc phản ứng lớn nhất
và nồng độ ester tại điểm cân bằng cũng cao nhất.

-Các alcol bậc nhất, alcol no vận tốc phản ứng và hệ số cân
bằng cao hơn các alcol bậc hai hoặc các alcol không no
tương ứng.

-Các alcol bậc ba có vận tốc ester hóa bé nhất.

Alcol càng phân nhánh và mạch nhánh càng gần nhóm -OH
thì vận tốc ester hóa càng giảm, nồng độ ester tại điểm cân
bằng càng thấp.


Ảnh hưởng của cấu trúc acid tới vận tốc ester hóa và nồng độ ester tại điểm cân bằng

Thí nghiệm của Menshutkin:



Kết quả cho thấy ảnh hưởng của mạch cacbon không
như trong alcol.

 Tốc độ ester hóa và giá trị nồng độ ester tại điểm cân
bằng không tỷ lệ theo sự phân nhánh của mạch cacbon.


4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG CHO PHẢN ỨNG ESTE HÓA
4.1. Tăng nồng độ 1 trong 2 chất tham gia phản phản ứng ( acid hoặc alcol )  Thường dùng alcol thừa nhiều lần.

4.2. Loại khỏi phản ứng 1 trong 2 chất tạo thành.

Loại nước

•Nếu cả acid và alcol đều là những chất có độ sôi cao thì loại nước bằng cách cất kéo liên tục, có thể sục khí trơ vào để tăng tốc độ loại
nước

•Nếu acid có độ sôi cao, alcol có độ sôi thấp hơn nước thì dùng alcol thừa nhiều lần, cất loại nước và alcol liên tục trong quá trình pư
•Thêm 1 dm để tạo hh sôi đẳng phí ba cấu tử ( nước-alcol-dm ) có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của nước và cất loại chúng ra khỏi
hh pư -> ngưng tụ lại -> tách loại pha nước -> pha hữu cơ chưa alcol được dẫn trở lại bình phản ứng. Các dm hay dùng: benzen, toluen,
cloroform, dicloroethan, tetraclorocacbon.
Loại ester

•Nếu ester tạo thành có nhiệt độ sôi thấp nhất -> liên tục cất thu ester trong quá trình phản ứng
•Nếu ester tạo hh đẳng phí 2 hoặc 3 cấu tử với các chất tham gia phản ứng , thì hh hơi cất ra được ngưng tụ tách lấy ester , pha nước
acid được dẫn trở lại khối phản ứng.


5. CÁC VÍ DỤ

5.1. Điều chế diethylphtalat


5. CÁC VÍ DỤ

5.2. Điều chế methyl salicylat


5. CÁC VÍ DỤ

5.3. Điều chế aspirin.


Thank
you