Transestryfikacja - Transesterification

W chemii organicznej , transestryfikacji jest procesem wymiany organiczna grupa R "danego estru z organiczną grupą R" w stosunku do alkoholu . Reakcje te są często katalizowane przez dodanie katalizatora kwasowego lub zasadowego . Reakcję można również przeprowadzić za pomocą innych enzymów, zwłaszcza lipaz (przykładem jest lipaza EC3.1.1.3).

Transestryfikacja : alkohol + ester → inny alkohol + inny ester

Silne kwasy katalizują reakcję z donorem protonu do karbonylowej grupy, dzięki czemu jest bardziej silny elektrofilowy , natomiast zasady katalizują reakcję przez usunięcie protonu z alkoholu, w ten sposób czyniąc ją bardziej nukleofilowe . Estry z większymi grupami alkoksylowymi można wytwarzać z estrów metylowych lub etylowych o wysokiej czystości przez ogrzewanie mieszaniny estru, kwasu/zasady i dużego alkoholu i odparowanie małego alkoholu w celu utrzymania równowagi.

Mechanizm

W mechanizmie transestryfikacji węgiel karbonylowa wyjściowego estru reaguje aby dać czworościenne pośredniej, która powraca do materiału wyjściowego, lub przechodzi do transestryfikowanego produktu (RCOOR 2 ). Różne gatunki istnieją w równowadze, a rozkład produktu zależy od względnych energii reagenta i produktu.

Ogólny mechanizm transestryfikacji.png

Aplikacje

Produkcja poliestru

Transestryfikację stosuje się na największą skalę w syntezie poliestrów . W tym zastosowaniu diestry ulegają transestryfikacji diolami, tworząc makrocząsteczki. Na przykład tereftalan dimetylu i glikol etylenowy reagują, tworząc politereftalan etylenu i metanol , które są odparowywane w celu przyspieszenia reakcji.

Metanoliza i produkcja biodiesla

Reakcja odwrotna, metanoliza, jest również przykładem transestryfikacji. Proces ten został wykorzystany do recyklingu poliestrów na pojedyncze monomery (patrz recykling tworzyw sztucznych ). Jest również używany do przetwarzania tłuszczów ( trójglicerydów ) w biodiesel . Ta konwersja była jednym z pierwszych zastosowań. Transestryfikowany olej roślinny ( biodiesel ) był używany do napędzania ciężkich pojazdów w Afryce Południowej przed II wojną światową .

Został opatentowany w USA w latach 50. XX wieku przez Colgate , chociaż transestryfikacja biolipidów mogła zostać odkryta znacznie wcześniej. W latach czterdziestych badacze szukali sposobu na łatwiejsze wytwarzanie glicerolu , który był używany do produkcji materiałów wybuchowych podczas II wojny światowej. Wiele metod stosowanych obecnie przez producentów ma swoje źródło w oryginalnych badaniach z lat 40. XX wieku.

Transestryfikacja biolipidów została ostatnio wykazana przez japońskich naukowców, że jest możliwa przy użyciu nadkrytycznej metodologii metanolu, w której do fizycznego katalizowania reakcji biolipid/metanol do estrów metylowych kwasów tłuszczowych stosuje się wysokotemperaturowe naczynia wysokociśnieniowe.

Przetwarzanie tłuszczu

Fat estryfikacji jest stosowany w przemyśle spożywczym , aby zmienić te kwasy tłuszczowe z trójglicerydów w jadalnych tłuszczach i olejach roślinnych . Na przykład, tłuszcz stały zawierający głównie nasycone kwasy tłuszczowe może być transestryfikowany olejem roślinnym o wysokiej zawartości kwasów nienasyconych, w celu wytworzenia nadającego się do smarowania tłuszczu półstałego, którego cząsteczki zawierają mieszankę obu rodzajów kwasów.

Synteza

Transestryfikację stosuje się do syntezy pochodnych enolu , które są trudne do wytworzenia innymi sposobami. Tanio dostępny octan winylu ulega transestryfikacji, dając dostęp do eterów winylowych :

ROH + AcOCH=CH
2
⟶ROCH =CH
2
+ AcOH

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Otera, Junzo. (czerwiec 1993). „Transestryfikacja”. Recenzje chemiczne . 93 (4): 1449–1470. doi : 10.1021/cr00020a004 .
  2. ^ „ENZYM - 3.1.1.3 Lipaza triacyloglicerolowa” . enzym.expasy.org . SIB Szwajcarski Instytut Bioinformatyki . Pobrano 17 lutego 2021 .
  3. ^ Wilhelm Riemenschneider1 i Hermann M. Bolt „Estry organiczne” Encyklopedia Chemii Przemysłowej Ullmanna, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a09_565.pub2
  4. ^ Tomotaka Hirabayashi Satoshi Sakaguchi Yasutaka Ishii (2005). „Synteza eterów winylowych z alkoholami i octanem winylu katalizowana irydem” . Organizacja Syntezator . 82 : 55. doi : 10.15227/orgsyn.082.0055 .CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  5. ^ Yasushi Obora, Yasutaka Ishii (2012). „Dodatek do dyskusji: katalizowana irydem synteza eterów winylowych z alkoholi i octanu winylu”. Organizacja Syntezator . 89 : 307 . doi : 10.15227/orgsyn.089.0307 .CS1 maint: używa parametru autorów ( link )