酯化反应机理、催化剂、酯化方法

• 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：
• RˊOH + RCOZ
RCOORˊ + HZ
•Rˊ可以是脂肪族或芳香烃基;
•RCOZ为酰化剂，其中的Z可以代表OH，X， OR″， OCOR″，N精品H课R件″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 • R″COOR‴ + RCOORˊ
R C O R/ OH H
H2O H2O
OH R C O R/
O H R C O R/ 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，进攻的亲核试剂是水，离去
转化率／％
1h 后
55.59 46.95 46.92 46.85 35.72 38.64 26.53 22.59 16.93 21.19wenku.baidu.com10.31 1.43 0.81 2.15 1.45 0.55
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
•① 1h后的转化率精品可课表件 示相对酯化速度。
64.23 67.38 68.70 69.52 69.51 73.73 72.65 74.15 73.87 72.02 74.61 72.57 76.52
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
整个反应最慢的阶段。 • （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：
KR RC CO O RO R O H O 2H OH
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• 双分子反应机理：
H
R C OH
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
第五章 酯化技术
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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。
4
C3H7COOH
5
(CH3)2CHCOOH
6
CH3)(C2H5)CHCOOH
7
(CH3)3CCOOH
8
(CH3)2(C2H5)CCOOH
9
(C6H5)CH2COOH
10
(C6H5)C2H4COOH
11
(C6H5)CH=CHCOOH
12
C6H5COOH
13
p-(CH3)C6H4COOH
44.36 41.18 33.25 29.03 21.50 8.28 3.45 48.82 40.26 11.55 8.62 6.64
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
（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 ）
基团是醇。 即，
• RCOORˊ + H2O RCOOH
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H+ / OH¯
RˊOH +
（二）主要影响因素
• 1 反应物的结构 • （1）醇或酚结构的影响
•空间位阻
• 酯化反应活性：
• 甲醇 ≻ 伯醇 ≻ 仲醇 ≻ 叔醇 ≻ 酚。
• （见表5.1 醇•或通酚常的，结叔构醇对和酯酚化反的应酯影化响要的结果 ） 选用活泼的酸酐或酰化剂。
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表 5. 1 乙 酸 与 各 种 醇 的 酯 化 反 应 情 况
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
醇或酚
CH3OH C2H5OH C3H7OH C4H9OH CH2=CHCH2OH C6H5CH2OH (CH3)2CHOH (C4H9)(C2H5)CHOH (C2H5)2CHOH (CH3)(C6H13)CHOH (CH2=CHCH2)2CHOH (C4H9)3COH (CH9)2(C2H5)COH (CH3)2(C3H7)COH C6H5OH (CH3)精(C品3课H件7)C6H3OH
（3） 催 化 剂
• 作用：可降低反应活化能，加快反应的速度。
• 本章着重学习羧 酸与醇的反应
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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
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RCOORˊ + H2O
RCOORˊ+ RCOOH
RCOORˊ + HCl
RCOO R″ + RˊOH R ″COORˊ + RCOOH RCOOR ‴ + R″COORˊ
• 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。
• 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。
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• 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℃）
序
羧酸
号
转 化 率／％
平衡常数K
1h后①
平衡极限
1
HCOOH
61.69
2
CH3COOH
3
C2H5COOH