bài giảng ESTER HOA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (444.62 KB, 22 trang )
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.
12/16/2017
1
1. Đại cương:
-Ester hoá là phản ứng tạo ester từ acid
carboxylic và alcol.
-Chú ý:
-Phản ứng thuận nghịch,
-Xúc tác acid.
12/16/2017
2
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):
NH2
NH2
+
HOCH2CH2N(C2H5)2
COOC2H5
12/16/2017
+
C2H5OH
COOCH2CH2N(C2H5)2
3
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
12/16/2017
4
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
=>
12/16/2017
R-COOR’ + NH3
5
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:
H2C
CH2
+
CH3COOH
OH CH2 CH2 O CO CH3
O
-Phản ứng cộng hợp vào C=C của acid vô cơ và hữu cơ:
CH2 =CH2 + H2SO4 => CH3CH2-OSO2OH
CH2 =CH2 + CH3COOH => CH3COOCH2CH3
12/16/2017
6
Các phương pháp điều chế ester
1.3. Phương pháp oxy hoá-khử:
-Phản ứng Canizaro (benzaldehyd trong kiềm đặc):
2C6H5
CHO
OH
C6H5
CH 2
O CO C6H5
-Phản ứng Tischenko (aldehyd/nhôm -alcolat):
2CH3CHO
=> CH3COOC2H5
-Phản ứng giữa carbon-monoxyd với alcol trong alcolat kim
loại ở nhiệt độ và áp suất lớn:
R-OH + CO => HCOOR
12/16/2017
7
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...).
12/16/2017
8
2. Cơ chế phản ứng:
R-COOH + HOR’
R-COOR’ + H2O
Phân tử nước tạo thành có thể theo 2 cách:
O
R
C
O
H + H
O
R'
H
R
O
R
COOR'
H2O
C
O
H + H
O
R'
Bậc carbon trong phân tử alcol quyết định phân tử
nước loại ra theo kiểu nào.
12/16/2017
9
2.1. Ester hoá với alcol bậc 1 và bậc 2
(H2O tạo thành từ -OH acid):
Cơ chế đơn phân tử:
O
R
C
+
+
H
nh
nh
O
R
R
C
+
O
H
12/16/2017
R
nh
ch
ch
nh
C
R
+
C
H2O
OH
OH
O
O
R
H
O
C OR
O
nh
ch
R
+
C
+
H
OR
H
10
2. Cơ chế phản ứng
Cơ chế lưỡng phân tử:
O
R C
+
H
nh
+
_
H2O
12/16/2017
R'OH
OH
ch
nh
R C OH
R C OH
nh
OH
nh
ch
O H
OH
nh
R C
O
R'
nh
R'
H
O
R C
O
+
H
OR'
11
2. Cơ chế phản ứng
2.2. Ester hoá với alcol bậc 3:
Phân tử nước tạo thành từ -OH của alcol.
CH3
CH3
C OH
+
nh
nh
+
H
CH3
CH3
RCOOH nh
R
ch
CH3
CH3
ch
nh
C OH
CH3
C
OH
O
nh
nh
H2O
CH3
H3C H
O
+
+
R
+
H
OC(CH3)3
C(CH3)3
12/16/2017
12
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.
12/16/2017
13
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.
12/16/2017
14
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:
12/16/2017
15
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:
* Methanol có vận tốc phản ứng lớn nhất và nồng độ
ester tại điểm cân bằng cao nhất.
* Alcol bậc nhất, alcol no có vận tốc phản ứng và hệ số
cân bằng cao hơn alcol bậc hai hoặc alcol không no
tương ứng.
* Các alcol bậc ba có vận tốc ester hoá bé nhất.
* Alcol càng phân nhánh và mạch nhánh càng gần
nhóm -OH thì vận tốc ester hoá càng giảm, nồng độ
ester tại điểm cân bằng càng thấp.
12/16/2017
16
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.
12/16/2017
17
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.
12/16/2017
18
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).
12/16/2017
19
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.
12/16/2017
20
5. Một số ví dụ:
5.1.Điều chế diethylphtalat:
O
C
O
C
C2H5OH
COOC2H5
COOH
C2H5OH
H2SO4
COOC2H5
COOC2H5
O
12/16/2017
21
5. Một số ví dụ:
5.2.Điều chế methylsalixylat:
COOH
+
OH
12/16/2017
CH3OH
H2SO4
COOCH3
+
H2O
OH
22
