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酯化反应机理、催化剂、酯化方法

• ② 无水酸式盐:AlCl3、FeCl3、KHSO4、 CH3COONa等;
• ③ 氧化物:Al2O3、SiO2、ZnO、TiO2、钛酸四丁 酯[Ti(OC4H9)4]等;
极限
69.59 66.57 66.85 67.30 59.41 60.75 60.52 59.28 58.66 62.03 50.12 6.59 2.53 0.83 8.64 9.46
平衡常数K
5.24 3.96 4.07 4.24 2.18 2.39 2.35 2.12 2.01 2.67 1.01 0.0049 0.00067 0.0089 0.0192
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: • ① 羧酸与醇或酚作用: • RˊOH + RCOOH • ② 酸酐与醇或酚作用: • RˊOH +(RCO)2O • ③ 酰氯与醇或酚作用: • RˊOH + RCOCl • ④ 酯交换: • R″OH + RCOORˊ • R″COOH + RCOORˊ
(2)羧酸的结构
• 酯化反应活性:
空间位阻
• 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。
• 表5-2 异丁醇与各种羧酸的酯化反应转化率、平衡常数(等摩尔混合,
155℃)

羧酸
转 化 率/%
平衡常数K

1h后①
平衡极限
1
HCOOH
61.69
64.23
2
CH3COOH
44.36
3
C2H5COOH
41.18
4
C3H7COOH
33.25
5
(CH3)2CHCOOH
29.03
6
21.50
67.38 68.70 69.52 69.51 73.73
7
CH3)(C2H5)CHCOO 8.28
3.22 4.27 4.82 5.20 5.20 7.88 7. 06 8.23 7.99 7.60 8.63 7.00 10.62
(3) 催 化 剂
• 作用:可降低反应活化能,加快反应的速度。
• 种类:
• ① 酸:H2SO4、HCl(或氯化氢)、H3PO4、 F3CCOOH、C6H5SO3H、р-(CH3)C6H4SO3H等;
8
H
3.45
72.65 74.15
9
(CH3)3CCOOH
10
48.82 40.26
73.87 72.02
11
(CH3)2(C2H5)CCOO 11.55
12
H
8.62
74.61 72.57
13
(C6H5)CH2COOH
6.64
76.52
① 1h(后C6H的5)C转2H化4CO率OH可表示相对酯化速度。
离去基团是醇。 即,
(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:
空间位阻
• 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。

5 . 序号
1


与1
各2
种3
醇 的
RCOOH • R″COOR‴ + RCOORˊ
R″COห้องสมุดไป่ตู้Rˊ
RCOORˊ + H2O RCOORˊ+ RCOOH
RCOORˊ + HCl
RCOO R″ + RˊOH R ″COORˊ + 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。
4 5 6
酯7
化8
反9
应 10
情 11 况 12
13
14
15
16
醇或酚
CH3OH C2H5OH C3H7OH C4H9OH CH2=CHCH2OH C6H5CH2OH (CH3)2CHOH (C4H9)(C2H5)CHO H
(C2H5)2CHOH (CH3)(C6H13)CHO H
(CH2=CHCH2)2CH OH
OH
O
H2O R C O R/ H R C O R/
H2O
H
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• (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:
• ① 酯的水解反应也是一个可逆平衡反应;
• ② 可在酸或碱催化下进行; • ③ 反应过程中,H进+ /攻OH的¯亲核试剂是水,
• (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:
K

RCOO RH 2O RCOOH ROH
• 双分子反应机理:
R C OH H R C OH
O
OH
第一步(快)
亲核进 攻
R/OH
R
R/OH
OH C O R/ OH H
第二步(最慢)
OH2
重排
R C O R/ OH H
本章着重学习羧酸与醇的 反应
5.2 酯化反应原理
• (一)反应机理 -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。
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: • RRˊˊ可OH以是+ 脂RC肪O族Z或芳香烃基R;COORˊ + HZ
(C4H9)3COH (CH9)2(C2H5)COH (CH3)2(C3H7)COH C6H5OH (CH )(C H )C H O
转化率/%
1h 后
55.59 46.95 46.92 46.85 35.72 38.64 26.53 22.59 16.93 21.19 10.31 1.43 0.81 2.15 1.45 0.55
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