Переэтерификация
Переэтерификация — это процесс замены органической функциональной группы R″ сложного эфира на органическую группу R’ спирта . Эти реакции часто катализируются добавлением кислотного или основного катализатора. [1] Сильные кислоты катализируют реакцию, отдавая протон группе карбонильной , что делает ее более сильным электрофилом . Основания катализируют реакцию, удаляя протон из спирта, делая его более нуклеофильным . Реакцию также можно осуществить с помощью ферментов, в частности липаз (одним из примеров является липаза EC3.1.1.3). [2] ).
Если спирт, полученный в результате реакции, можно отделить от реагентов перегонкой, это сдвинет равновесие в сторону продуктов. Это означает, что сложные эфиры с более крупными алкоксигруппами можно получить из метиловых или этиловых эфиров высокой чистоты путем нагревания смеси сложного эфира, кислоты/основания и большого количества спирта.
Механизм
[ редактировать ]В механизме переэтерификации карбонильный углерод исходного сложного эфира реагирует с образованием тетраэдрического промежуточного продукта, который либо возвращается обратно в исходное вещество, либо переходит в переэтерифицированный продукт (RCOOR 2 ). Различные виды существуют в равновесии, и распределение продуктов зависит от относительных энергий реагента и продукта. В зависимости от условий реакции также может происходить гидролиз и/или этерификация сложного эфира , в результате чего присутствует некоторое количество свободной карбоновой кислоты.
Приложения
[ редактировать ]Производство полиэстера
[ редактировать ]Наиболее масштабное применение переэтерификации приходится на синтез полиэфиров . [3] В этом применении диэфиры подвергаются переэтерификации диолами с образованием макромолекул. Например, диметилтерефталат и этиленгликоль реагируют с образованием полиэтилентерефталата и метанола , который испаряется для ускорения реакции.
Метанолиз и производство биодизеля
[ редактировать ]Обратная реакция — метанолиз — также является примером переэтерификации. Этот процесс использовался для переработки полиэфиров в отдельные мономеры (см. «Переработка пластика »). Он также используется для преобразования жиров ( триглицеридов ) в биодизельное топливо . Это преобразование было одним из первых применений. Трансэтерифицированное растительное масло ( биодизель ) использовалось для питания тяжелых транспортных средств в Южной Африке до Второй мировой войны .
Он был запатентован в США в 1950-х годах компанией Colgate , хотя переэтерификация биолипидов , возможно, была открыта гораздо раньше. В 1940-х годах исследователи искали способ более легкого производства глицерина , который использовался для производства взрывчатых веществ во время Второй мировой войны. Многие из методов, используемых сегодня производителями, берут свое начало в исследованиях 1940-х годов.
Японские исследователи также недавно показали, что переэтерификация биолипидов возможна с использованием методологии сверхкритического метанола, при которой используются сосуды с высокой температурой и высоким давлением для физического катализа реакции биолипид/метанол с образованием метиловых эфиров жирных кислот. [4]
Переработка жира
[ редактировать ]Переэтерификация жиров применяется в пищевой промышленности для перегруппировки жирных кислот триглицеридов маслах в пищевых жирах и растительных . Например, твердый жир, содержащий в основном насыщенные жирные кислоты, может быть переэтерифицирован растительным маслом с высоким содержанием ненасыщенных кислот с получением намазываемого полутвердого жира, молекулы которого содержат смесь обоих типов кислот.
Синтез
[ редактировать ]Переэтерификацию используют для синтеза производных енолов , которые трудно получить другими способами. Винилацетат , который доступен дешево, подвергается переэтерификации, давая доступ к виниловым эфирам : [5] [6]
- ROH + AcOCH=CH
2 ⟶ РОЧ=СН
2 + АсОН
Реакцию можно проводить с высокой энантиоселективностью при участии липазы . [7]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Отера, Джунзо. (июнь 1993 г.). «Транэстерификация». Химические обзоры . 93 (4): 1449–1470. дои : 10.1021/cr00020a004 .
- ^ «ФЕРМЕНТ – 3.1.1.3 Триацилглицеринлипаза» . энзим.expasy.org . SIB Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 17 февраля 2021 г.
- ^ Вильгельм Рименшнейдер1 и Герман М. Болт «Органические сложные эфиры», Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2005, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a09_565.pub2
- ^ Эхимен, Е.А.; Вс, ЗФ; Кэррингтон, CG (1 марта 2010 г.). «Переменные, влияющие на переэтерификацию липидов микроводорослей in situ» . Топливо . 89 (3): 677–684. дои : 10.1016/j.fuel.2009.10.011 . ISSN 0016-2361 .
- ^ Томотака Хирабаяси; Сатоши Сакагути; Ясутака Исии (2005). «Иридий-катализируемый синтез виниловых эфиров из спиртов и винилацетата» . Орг. Синтез . 82 : 55. дои : 10.15227/orgsyn.082.0055 .
- ^ Ясуси Обора; Ясутака Исии (2012). «Приложение к обсуждению: катализируемый иридием синтез виниловых эфиров из спиртов и винилацетата». Орг. Синтез . 89 : 307. дои : 10.15227/orgsyn.089.0307 .
- ^ Манчанд, Перси С. (2001). «Винилацетат». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . дои : 10.1002/047084289X.rv008 . ISBN 0-471-93623-5 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
