Những vấn đề liên quan đến phản ứng este hóa

ĐẠI CƯƠNGKhái 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-C

Môn: Sản xuất thuốc

NỘI DUNG

1. ĐẠI CƯƠNG

1.1 Điều chế ester bằng phương pháp acyl hóa.

1.2 Điều chế ester bằng phương pháp alkyl hóa

1.3 Điều chế ester bằng phương pháp oxy hóa khử

1.4 Ứng dụng

2 CƠ CHẾ PHẢN ỨNG

2.1 Ester hóa với alcol bậc 1 và bậc 2

2.2 Ester hóa với alcol bậc 3

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

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG CHO PHẢN ỨNG ESTER HÓA.

4.1 Tăng nồng độ 1 trong 2 chất tham gia phản phản ứng ( acid hoặc alcol )

4.2 Loại khỏi phản ứng 1 trong 2 chất tạo thành

5 MỘT SỐ VÍ DỤ 5.1 Điều chế diethylphtalat 5.2 Điều chế methyl salicylat 5.3 Điều chế aspirin.

* Phản ứng “acid phân” (acidolysis):

CH3COOC=CH2 + C11H23COOH C11H23COOCH=CH2 + CH3COOH

(Acid laurinic) (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’ + NH3

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” + H2O

1.2 Điều chế ester bằng phương pháp alkyl hóa

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

+ CH3CHOOH OH-CH2-CH2-O-CO-CH3

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

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

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 ) 1.4 Ứng dụng

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 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 : H2SO4 ,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

•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=

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

Hằng số cân bằng của phản ứng ester hóa

] ].[

[

] ].[

[

alcol acid

nuoc ester

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

5.2 Điều chế methyl salicylat

5 CÁC VÍ DỤ

5.3 Điều chế aspirin.

5 CÁC VÍ DỤ

Thank you