Химия и теоретические основы процесса этерификации Процессы получения сложных эфиров (процессы этерификации)
Процессы этерификации – (обратимые) процессы с образованием сложных эфиров из кислот органического и неорганического характера со спиртами. В случае двухосновных кислот получается 2 ряда эфиров – кислые и средние, выход кот. зависит от соотношения исходных реагентов.
Процессы этерификации происходят в присутствии кислых катализаторов:
В свою очередь, если одно из исходных веществ явл. двух- или многоатомным спиртом, то возможно образование неполных и полных эфиров:
При взаимодействии бифункциональных исходных компонентов спирта и кислоты протекает реакция образования высокомолекулярных соединений, кот. приводят к образованию полиэфиров:
Все упомянутые реакции равновесны, причем обратные процессы представляют собой гидролиз сложных эфиров [часто называемый омылением].
Реакция этерификации
возможна без
применения катализатора,
но в этом случае она протекает медленно,
и для достижения достаточной скорости
требуется высокая температура (
200°С).
Применение жидких катализаторов затрудняет процесс отмывания их от продукта реакции, тем самым ухудшается качество продукта.
В присутствии кислых катализаторов (H2SO4, HCl, арилсульфокислоты, ионообменные смолы) этерификация протекает при 70—150°С. Такой метод осуществляют в жидкой фазе обычно для синтеза большинства сложных эфиров. Процесс может проводиться в газовой фазе, если используется катализатор кислотного типа (Al2O3, алюмосиликаты, фосфаты).
В некоторых случаях, например для угольной и фосфорной кислот, реакция со спиртами не приводит к желаемому результату, и для получения сложных эфиров этих кислот пользуются их хлорангидридами:
Хлорангидриды карбоновых кислот используются крайне редко из-за их высокой стоимости [по сравнению с кислотами] и только в тех случаях, когда соединения невозможно получить другим путем.
Вместо хлорангидридов применяют ангидриды кислот. Их реакции со спиртами протекают в 2 стадии: вначале образуются сложный эфир и кислота, и в ряде случаев (например, получение ацетата целлюлозы) процесс на этом заканчивается. Однако в более жестких условиях выделившаяся кислота этерифицирует полученный ранее спирт с получением 2 молекул сложного эфира:
1-я стадия протекает при небольшом нагревании и ускоряется сильными минеральными кислотами. 2-я стадия требует кислый катализатор.
Из перечисленных этерифицирующих агентов наиболее активны хлорангидриды, меньше — ангидриды, еще меньше — сами карбоновые кислоты:
К процессам этерификации также относятся алкоголиз (1), ацидолиз (2) и процессы переэтерификации (3):
В последнее время очень часто используется получение сложных эфиров из карбоновых кислот и олефинов, а также может использоваться получение сложных эфиров из соединений с тройной связью (напр. ацетилен) и карбоновых кислот:
Этерификация карбоновых кислот олефинами имеет следующее преимущество:
1) Исключается стадия получения спиртов из олефинов;
2) Нет необходимости в выделении воды.
3) При большом избытке олефина по отношению к кислоте можно получить эфир высокой степени чистоты;
4) Достигаются большие скорости реакции.
Лекция №6 (24 мар. 2023)