1、第五章 酯化技术 5.1概述5.2 酯化反应的基本原理(主要介绍以醇为原料的酯化、以酯为原料的酯化、水解和皂化)5.3 酯化方法(主要介绍以醇为原料的酯化、酯化技术)5.4 应用实例。 5.1 概 述 定义: 酯化反应通常是指 醇或酚与含氧的酸 (包括有机和无机酸)作用生成酯和水的反应。 由于它是在 醇或酚羟基 的氧原子上引入酰基的过程,故又称为 O-酰化反应 。 其通式为: R OH + RCOZ RCOOR + HZ R 可以是脂肪族或芳香烃基 ;RCOZ为酰化剂,其中的 Z可以代表 OH, X, OR, OCOR , NHR 等。 即,主要有以下几种: 羧酸与醇或酚作用: ROH + R
2、COOH RCOOR + H 2O 酸酐与醇或酚作用: ROH +(RCO) 2O RCOOR+ RCOOH 酰氯与醇或酚作用: ROH + RCOCl RCOOR + HCl 酯交换: ROH + RCOOR RCOO R + ROH RCOOH + RCOOR R COOR + RCOOH RCOOR + RCOOR RCOOR + RCOOR 用途: 工业上酯化是将羧酸与醇在催化剂存在下进行的反应生产 羧酸酯 ; 羧酸酯 最重要的用途是 溶剂及增塑剂 , 其他的用途还包括有树脂、涂料、合成润滑油、香料、化妆品、表面活性剂、医药等。 本章着重学习羧酸与醇的反应5.2 酯化反应原理 (一)反
3、应机理 最常用、最重要的是 羧酸与醇 在酸催化 下的酯化 ( 1) 酸催化酯化反应 机理: 醇和羧酸的酸催化酯化是 双分子反应机理 。 即,首先质子加成到羧酸中羧基的氧原子上, 然后,醇分子对羰基碳原子发生亲核进攻,这一步是整个反应 最慢 的阶段。 ( 2)特点:所有的各步反应均 处于平衡 中。 酯化反应平衡常数为: 双分子反应机理 :返回亲核进攻重排 ( 3)酯的水解反应机理: 酯的水解 是羧酸与醇进行酯化反应的 逆反应。 工业上最重要的酯类水解是由油脂与苛性钠共热生产肥皂,此碱性水解又称 皂化 。 特点: 酯的水解反应也是一个可逆平衡反应; 可在酸或碱催化下进行; 反应过程中,进攻的亲核试
4、剂是水,离去基团是醇。 即, RCOOR + H 2O ROH + RCOOHH+ / OH(二) 主要影响因素 1 反应物的结构 ( 1)醇或酚结构的影响 酯化反应活性: 甲醇 伯醇 仲醇 叔醇 酚。 (见表 5.1 醇或酚的结构对酯化反应影响的结果 )通常,叔醇和酚的酯化要选用活泼的酸酐或酰化剂。 空间位阻表 5.1 乙酸与各种醇的酯化反应情况序 号 醇或酚转化率平衡常数 K1h 后 极 限12345678910111213141516CH3OHC2H5OHC3H7OHC4H9OHCH2=CHCH2OHC6H5CH2OH(CH3)2CHOH(C4H9)(C2H5)CHOH(C2H5)2CH
5、OH(CH3)(C6H13)CHOH(CH2=CHCH2)2CHOH(C4H9)3COH(CH9)2(C2H5)COH(CH3)2(C3H7)COHC6H5OH(CH3)(C3H7)C6H3OH55.5946.9546.9246.8535.7238.6426.5322.5916.9321.1910.311.430.812.151.450.5569.5966.5766.8567.3059.4160.7560.5259.2858.6662.0350.126.592.530.838.649.465.243.964.074.242.182.392.352.122.012.671.010.00490.000670.00890.0192( 2)羧酸的结构 酯化反应活性: 甲酸 直链羧酸 有侧链羧酸 芳香族羧酸。 (见表 5-2 异丁醇与各种羧酸的酯化反应影响的结果 ) 如:以苯甲酸为例,当邻位有取代基时,酯化反应速度减慢;当两个邻位均有取代基时,酯化更难,而且形成的酯不易皂化。 空间位阻