Esterificēšana

Esterificēšana jeb esterifikācija ir esteru veidošanās reakcija no spirtiem un skābēm (galvenokārt karbonskābēm, bet esterificēšanas reakcijā var stāties arī skābekli saturošās neorganiskās skābes — slāpekļskābe, sērskābe u.c.).

Klasiskā esterificēšanas reakcija (saukta arī par Fišera esterificēšanu jeb Fišera—Speijera esterificēšanu):

R−COOH + R′−OH ⇌ R−COOR′ + H₂O, kur R un R′ — ogļūdeņražu atlikumi

Bez katalizatora reakcija noris ļoti lēni, jo karbonskābes ir vājas skābes; tipisks esterificēšanas katalizators ir sērskābe, kas bez tam ir arī ūdens atņēmēja viela un novirza reakcijas līdzsvaru pa labi, palielinot estera iznākumu. Var lietot arī citus ūdens atņēmējus, piemēram, molekulāros sietus. Reakcijas iznākumu palielina arī spirta pārākums (dažreiz spirtu pie viena izmanto kā reakcijas vidi), kā arī fiziska ūdens aizvadīšana, destilējot kā azeotropo maisījumu kopā ar benzolu vai toluolu — šeit ērti izmantot Dena—Starka aparātu.

Daudz ātrāk norisinās iekšējo esteru — laktonu — veidošanās no γ-oksiskābēm un δ-oksiskābēm.

Esterificēšanas reakcija ir apgriezeniska — esteru hidrolīzi sauc par pārziepošanu.

Reakcijas mehānisms

Reakcija norisinās skābes katalizatora klātienē un notiek pēc nukleofilās aizvietošanas mehānisma.

Vispirms notiek karbonskābes karbonilgrupas skābekļa atoma protonēšanās, veidojoties karbkatjonam, ko stabilizē saišu rezonanse:

Pēc tam notiek spirta hidroksilgrupas skābekļa atoma nukleofils uzbrukums karbkatjona centrālajam oglekļa atomam, veidojoties alkiloksonija jonam. Šī ir reakcijas limitējošā stadija. Alkiloksonija jonā pie viena oglekļa atoma atrodas divas hidroksilgrupas, kas ir nestabils stāvoklis; notiek protona migrācija pie vienas no hidroksilgrupām, veidojoties grupai —O⁺H₂, kas atšķelsies kā ūdens:

Reakcija noslēdzas, no starpprodukta atšķeļoties ūdenim, un pēc tam arī protonam. Rezultātā ir radies esteris, ūdens un protons (ūdeņraža katjons — katalizators, kas protonē nākamo karbonskābes molekulu):

Reakcijas mehānisms ir apstiprināts ar iezīmēto atomu metodi. Izmantojot spirtu, kas iezīmēts ar skābekļa izotopu ¹⁸O, iezīmētais atoms nonāk estera sastāvā. Tātad reakcijā radies ūdens satur skābekli, kas nāk no karbonskābes.

Skatīt arī

• Pāresterificēšana
• Pārziepošana