Những vấn đề liên quan đến phản ứng este hóa

ESTE Môn: Sản xuất thuốc NỘI DUNG ĐẠI CƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG 1.1 Điều chế ester phương pháp acyl hóa CHO PHẢN ỨNG ESTER HÓA 1.2 Điều chế ester phương pháp alkyl hóa 4.1 Tăng nồng độ chất tham gia phản phản ứng 1.3 Điều chế ester phương pháp oxy hóa khử ( acid alcol ) 1.4 Ứng dụng 4.2 Loại khỏi phản ứng chất tạo thành CƠ CHẾ PHẢN ỨNG MỘT SỐ VÍ DỤ 2.1 Ester hóa với alcol bậc bậc 5.1 Điều chế diethylphtalat 2.2 Ester hóa với alcol bậc 5.2 Điều chế methyl salicylat 5.3 Điều chế aspirin 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 phản ứng ĐẠI CƯƠNG Khái niệm: Qúa trình tạo hợp chất ester phản ứng acid carboxylic với alcol, xúc tác acid vô gọi trình este hóa Ester hóa phản ứng thuận nghịch: R-COOH + R”OH RCOOR” + H 2O 1.1 Điều chế ester 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 ĐẠI CƯƠNG ĐẠI CƯƠNG Khái niệm: niệm: Qúa Qúa trình trình tạo tạo hợp hợp chất chất ester ester bằng phản phản ứng ứng giữa acid acid carboxylic carboxylic với với alcol, alcol, xúc xúc tác tác acid acid vô vô cơ được gọi gọi là quá trình trình este este hóa hóa Khái Ester hóa hóa là phản phản ứng ứng thuận thuận nghịch: nghịch: Ester R-COOH + + R”OH R”OH R-COOH RCOOR” + +H H 2O O RCOOR” 1.1 Điều chế ester phương pháp acyl hóa 1.1 Điều chế ester phương pháp acyl hóa * Phản ứng “acid phân” (acidolysis): CH3COOC=CH2 + C11H23COOH (Acid laurinic) C11H23COOCH=CH2 + CH3COOH (vinyl laurinat) * Phản ứng halogenid acid với alcol alcolat: Cl-CO-Cl + C2H5OH ClCOOC2H5 + HCl * Phản ứng amid với alcol: R-CONH2 + R-OH R-COOR’ + NH ĐẠI CƯƠNG Khái niệm: Qúa trình tạo hợp chất ester phản ứng acid carboxylic với alcol, xúc tác acid vô gọi trình este hóa Ester hóa phản ứng thuận nghịch: R-COOH + R”OH RCOOR” + H 2O 1.2 Điều chế ester phương pháp alkyl hóa * Phản ứng muối carboxylat với alkyl halogenid alkyl halogenid: CH3COONa CH3COONa + C2H5Br CH3COOC2H5 + NaBr + Cl-CH2-C6H5 CH3COOCH2-C6H5 +NaCl * Phản ứng alkyl hóa nhóm OH acid epoxyd: + CH CHOOH OH-CH -CH -O-CO-CH 2 Phản ứng cộng hợp vào nối đôi C=C acid vô hữu cơ: CH2=CH2 + H2SO4 CH2=CH2 + CH3COOH CH3CH2-OSO2OH CH3COOCH2CH3 ĐẠI CƯƠNG Khái niệm: Qúa trình tạo hợp chất ester phản ứng acid carboxylic với alcol, xúc tác acid vô gọi trình este hóa Ester hóa phản ứng thuận nghịch: R-COOH + R”OH RCOOR” + H 2O 1.3 Điều chế ester phương pháp oxy hóa khử * Phản ứng Canizzaro (benzaldehyd môi trường kiềm đặc): C6H5-CHO OHC6H5-CH2-O-CO-C6H5 * Phản ứng Tischenko (aldehyd/nhôm-acolat) : 2CH3CHO CH3COOC2H5 * Phản ứng carbon monoxyd với alcol alcolat kim loại nhiệt độ áp suất lớn: R-OH + CO HCOOR 1.4 Ứng dụng Làm chất trung gian tổng hợp hóa hữu hóa dược Trong hóa mỹ phẩm, ester dùng làm hương liệu Làm dung môi ( ethylacetat, butylacetat, ) Trong dược phẩm dùng làm thuốc ( Aspirin, novocain, diethylphtalat, artesunat ) ASPIRIN NOVOCAIN DIETHYLPHATHALAT CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng ester hóa kinh điển phản ứng tạo ester acid carbocylic alcol Đây phản ứng thuận nghịch xúc tác acid vô * Phân tử nước tạo thành phản ứng ester hóa theo hai cách: * Kết nhiều công trình nghiên cứu chứng minh bậc carbon phân tử alcol định phân tử nước loại theo kiểu Trong thực tế có hai kiểu chế tương ứng với hai trường hợp 2 CƠ CHẾ PHẢN ỨNG 2.1 Ester hoá với alcol bậc bậc Trường hợp CƠ CHẾ PHẢN ỨNG 2.1 Ester hoá với alcol bậc bậc Trường hợp Kết luận: trường hợp nhóm OH lấy từ acid carboxylic để tạo thành phân tử nước 2 CƠ CHẾ PHẢN ỨNG 2.1 Ester hoá với alcol bậc Trường hợp phân tử nước tạo thành từ nhóm –OH alcol Cơ chế phản ứng sau: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA 3.1 Xúc tác Đẩy nhanh trình ester hóa -Chất xúc tác hay dùng proton mạnh : H 2SO4 ,HCl, R-HSO3,HClO4, H3PO4 -Ngoài ra, sử dụng số acid Lewis (LA) khác:BF3, ZnCl2, SnCl4,SiF4, FeCl2 -Gần đây, dùng chất trao đổi ion làm chất xúc tác thay cho acid (quá trình xử lý sau phản ứng đơn giản sử dụng lại chất xúc tác) CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA 3.2 Dung môi - Thường ancol tham gia phản ứng dùng thừa - Nếu acid carboxylic không tan ancol cần 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 phản ứng đến độ sôi ancol  muốn tăng nhiệt độ lên cao phải dùng thiết bị chịu áp suất CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH ESTE HÓA 3.4 Điều kiện cân phản ứng Hằng số cân phản ứng ester hóa •Ester hóa phản ứng thuận nghịch •Mỗi phản ứng cụ thể có số cân riêng •Hằng số cân tính theo công thức: K= [ester ].[nuoc] [acid ].[alcol ] •Giá trị K lớn khả chuyển hóa ester cao Ảnh hưởng cấu trúc alcol tới vận tốc ester hóa nồng độ ester điểm cân Thí nghiệm Menshutkin ester hoá alcol với acid acetic: Kết cho thấy methanol có vận tốc phản ứng lớn nồng độ ester điểm cân cao -Các alcol bậc nhất, alcol no vận tốc phản ứng hệ số cân cao alcol bậc hai alcol không no tương ứng -Các alcol bậc ba có vận tốc ester hóa bé Alcol phân nhánh mạch nhánh gần nhóm -OH vận tốc ester hóa giảm, nồng độ ester điểm cân thấp Ảnh hưởng cấu trúc acid tới vận tốc ester hóa nồng độ ester điểm cân Thí nghiệm Menshutkin:  Kết cho thấy ảnh hưởng mạch cacbon không alcol  Tốc độ ester hóa giá trị nồng độ ester điểm cân không tỷ lệ theo phân nhánh mạch cacbon 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG CHO PHẢN ỨNG ESTE HÓA 4.1 Tăng nồng độ chất tham gia phản phản ứng ( acid alcol )  Thường dùng alcol thừa nhiều lần 4.2 Loại khỏi phản ứng chất tạo thành Loại nước •Nếu acid alcol chất có độ sôi cao loại nước cách cất kéo liên tục, sục khí trơ vào để tăng tốc độ loại nước •Nếu acid có độ sôi cao, alcol có độ sôi thấp nước dùng alcol thừa nhiều lần, cất loại nước alcol liên tục trình pư •Thêm dm để tạo hh sôi đẳng phí ba cấu tử ( nước-alcol-dm ) có nhiệt độ sôi thấp nhiệt độ sôi nước cất loại chúng khỏi hh pư -> ngưng tụ lại -> tách loại pha nước -> pha hữu chưa alcol 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 -> liên tục cất thu ester trình phản ứng •Nếu ester tạo hh đẳng phí cấu tử với chất tham gia phản ứng , hh cất ngưng tụ tách lấy ester , pha nước acid dẫn trở lại khối phản ứng 5 CÁC VÍ DỤ 5.1 Điều chế diethylphtalat CÁC VÍ DỤ 5.2 Điều chế methyl salicylat CÁC VÍ DỤ 5.3 Điều chế aspirin Thank you ... DIETHYLPHATHALAT CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng ester hóa kinh điển phản ứng tạo ester acid carbocylic alcol Đây phản ứng thuận nghịch xúc tác acid vô * Phân tử nước tạo thành phản ứng ester hóa theo hai cách:... este hóa Ester hóa phản ứng thuận nghịch: R-COOH + R”OH RCOOR” + H 2O 1.1 Điều chế ester phương pháp acyl hóa * Phản ứng ester hóa (esterification): R-COOH + R”-OH R-COOR” + H 2O * Phản ứng “rượu... 1.1 Điều chế ester phương pháp acyl hóa CHO PHẢN ỨNG ESTER HÓA 1.2 Điều chế ester phương pháp alkyl hóa 4.1 Tăng nồng độ chất tham gia phản phản ứng 1.3 Điều chế ester phương pháp oxy hóa khử (