精细合成单元反应与工艺 第11章酯化反应..

分子筛, 少量
苯
2、酸解
虽然应用不如醇解普遍，但这种方法特别适用 于合成二元酸单酯及羧酸乙烯酯等。 在浓盐酸催化下，己二酸二乙酯与己二酸在二 丁醚加热回流，则酸解成己二酸单乙酯。
3、互换
就是两种不同酯之间发生的互换反应，可生成 另外两种新酯。 一般是反应生成的酯中有一种的沸点比别一种 酯低得多。常常设计生成甲酸甲酯。

①产品酯的挥发度很高。例如甲酸甲酯、 乙酸乙酯等，这些酯类的沸点均比原料 醇的沸点低，它们可直接从反应体系中 蒸出。


②产品酯具有中度挥发度。对这些酯可采用蒸 出水的方案。属于这种工艺的酯有：甲酸丙酯、 丁酯、戊酯；乙酸乙酯、丙酯、丁酯、戊酯； 丙酸、丁酸、戊酸的甲酯或乙酯。有时，也会 形成醇、酯及生成水的三元共沸混合物，这需 要视具体产品的性能来确定。 例如，乙酸乙酯可全部蒸出，但混有原料醇及 少量的水。而达到平衡的生成水却聚积在反应 器中。乙酸丁酯则相反，所有生成的水均可蒸 出，但带有少量的酯和醇，而达到平衡的酯则 留在反应器中。


就需要有相当高效的分馏装置。醇-水二元共沸 混合物蒸馏，可用于高沸点酯生产中生成水的 移除。除甲醇外， C20以下的醇均可与水形成 二元共沸混合物。低分子量的醇与水互溶，需 要一些辅助的方法回收醇。分子量较大的醇则 与水不互溶，可通过分层后回收醇再进行蒸馏 提纯。 另外也有一些资料介绍在反应器上加脱水装置， 如采用电石、铁矾石、分子筛等。
实例-乙酸乙酯的制备 乙酸乙酯广泛应用于油漆、合成革、火炸药、 食品、感光材料、医药及染料等生产。 硫酸为催化剂。 醇过量。
反应过程中除去水。
规模化生产乙烯酮法-无水生成、定量 反应。
实例-富马酸二甲酯的制备 富马酸二甲酯广泛应用于饲料的防腐防霉剂。
硫酸为催化剂。 醇过量。
反应过程中除去水。
需要用碱中和酯化生成的氯化氢。为了防止 酰氯的分解，一般都采用分批加碱以及低温反 应的方法。
四、酯互换法
酯可与其他的醇、羧酸或酯分子中的烷氧 基或酰基进行互换反应，实现由一种酯转化 为另一种酯。 醇解、酸解和互换：
1、醇解
醇解是酯交换法中应用最广泛的一种。 可以用酸（硫酸、干燥氯化氢或对甲苯磺酸） 或碱（通常是醇钠）催化。 近来有人用强碱性离子交换树脂或分子筛作为 催化剂。
第十一章 酯化反应

定义
通常是指醇或酚和含氧的酸类（包括有机酸 和无机酸）作用生成酯和水的过程，也称O-酰化 反应。

酯的用途：
广泛应用于香料、医药、农药、增塑剂和溶剂 等。
一、羧酸法
用羧酸和醇合成酯类是典型的酯化反应，又 称为直接源自文库化法。
是合成酯类的最重要方法。
醇类中伯醇的酯化产率较高，仲醇较低，而 叔醇和酚类直接酯化的产率很低。 反应为可逆反应。 催化剂： 酸性催化剂有硫酸、盐酸或磺酸。其他有锡 盐、有机钛酸酯、硅胶、阳离子交换树脂等。
酯化转化率
由于酯化与水解是可逆的化学平衡，如为了能 制取更多的酯类产物，根据化学热力学原理， 可以采用两种方法： 其一是原料配比中，对于便宜原料可以采用过量， 以提高酯的平衡转化率； 其二是通过不断蒸发反应生成的酯和水，破坏反 应的平衡，使酯化进行完全，这种方法比前者 更为有效。从工业生产角度来看，采用一些简 单的措施就可使转化率接近 ，主要的方法是蒸 出水和酯，可以把酯化过程大致分为三种类型。

③产品酯的挥发度很低。对这种情况有 几种不同的方案。若产品为丁醇或戊醇 生成的酯，可采用醇 水二元共沸蒸馏。 对低沸点醇的酯，如甲醇、乙醇、丙醇 等，可加入第三组分，如苯或甲苯。这 样可使生成水蒸出量增加。

上述三种情况，在实际生产中均有一定 的应用。这里需要涉及到共沸混合物的 性质。一般来说，三元共沸混合物（醇酯-水）的沸点最低，但有时各种不同的 组成比之间的沸点差别却很小，而酯-水 二元共沸混合物的沸点却又与其三元共 沸混合物的沸点非常接近，因此就需要
五、烯酮法
乙烯酮、二乙烯酮
六、腈的醇解
在硫酸或氯化氢作用下，腈与醇共热即可直接 成为酯。
工业上利用此法大量生产甲基丙烯酸甲酯。
丙酮与氰化钠反应生成丙酮氰醇，再与浓硫酸反 应，生成相应的甲基丙烯酰胺硫酸盐，然后再与甲 醇反应成甲基丙烯酸甲酯。
本法适用于合成多官能团的酯。
用α-氰乙酸酯合成丙二酸酯

。
羧酸的结构：


甲酸及其他直链羧酸与醇的酯化速度均较大，而具有 侧链的羧酸酯化就很困难。当羧酸的脂肪链中取代有 苯基时，酯化反应并未受到很大的影响；但苯基如与 烯键共轭时，则酯化反应受到抑制。以上结果表明脂 肪族羧酸中烃基对酯 化反应的影响，除了电子效应会 影响羰基碳的亲电能力外，主要是空间障碍对反应速 度具有更显著的影响。 至于芳香族羧酸，一般比脂肪族羧酸困难得多，但空 间障碍的影响同样要比电子效应大得多，而且更为明 显，以苯甲酸为例，当邻位有取代基时，酯化反应速 度减慢；如两个邻位都有取代基时，则更难酯化，但 形成的酯不易皂化。
二、羧酸酐法
羧酸酐是比羧酸更强的酰化剂，适用于较难 反应的酚类化合物及空间阻碍较大的叔羟基衍 生物的直接酯化。
催化剂：硫酸、高氯酸、氯化锌、三氯化铁、 吡啶、无水乙酸钠、对甲苯磺酸或叔胺等
实例： 塑料增塑剂 邻苯二甲酸二丁酯/二辛酯
醇过量，硫酸为催化剂
三、酰氯法
酰氯反应活性高。 产物分离相对提纯容易。
影响因素
醇或酚的结构：
羧酸的结构：
平衡转化率：
醇或酚的结构：

伯醇的酯化反应速度最快，仲醇较慢，叔醇最 慢。伯醇中又以甲醇最快。丙烯醇虽也是伯醇， 但因氧原子上的未共用电子与分子中的不饱和 双键间存在着共轭效应，因而氧原子的亲核性 有所减弱，所以其酯化速度就较碳原子数相同 的饱和丙醇为慢。苯甲醇由于存在着苯基，酯 化速度受到影响。叔醇与羧酸的直接酯化，显 然非常困难，这是由于空间障碍较大，另外因 为叔醇在反应中极易与质子作用发生消除脱水 生成烯烃，而得不到酯类产物，所以叔醇的酯 化通常要选用酸酐或酰氯。