Estryfikacja - Polski Serwis Naukowy

Estryfikacja – reakcja chemiczna, w wyniku której powstają estry. Najczęściej zachodzi ona pomiędzy kwasami (głównie karboksylowymi) i alkoholami (szerzej: związkami zawierającymi grupę hydroksylową), niemniej możliwe i często stosowane są inne metody syntezy estrów np. z bezwodników czy chlorków kwasowych.

Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Grupa karbonylowa - grupa funkcyjna występująca w wielu typach związków organicznych, składająca się z atomu węgla połączonego wiązaniem podwójnym z atomem tlenu. Najczęściej kojarzona jest z ketonami i aldehydami, w których połączona jest jedynie z atomami węgla i wodoru. Zapisywana skrótowo jako CO, -C(O)- lub >C=O.

Reakcja estryfikacji z użyciem kwasu i alkoholu, której produktem ubocznym jest woda, jest zazwyczaj reakcją równowagową. Aby zapewnić jej wysoką wydajność należy z układu reakcji usuwać przynajmniej jeden z produktów i jest nim najczęściej woda.

Estryfikacja kwasu karboksylowego z alkoholem przy obecności katalitycznej ilości kwasu siarkowego(VI) lub innego silnego kwasu mineralnego, nazywana jest estryfikacją Fishera. Aby uzyskać wysoką wydajność tego procesu trzeba z układu reakcji na bieżąco usuwać przez destylację tworzący się ester, wodę lub oba na raz.

Journal of Molecular Structure (J. Mol. Struct.) - czasopismo naukowe wydawane przez Elsevier od 1968 roku, indeksowane przez ScienceDirect. Czasopismo publikuje dokładne struktury chemiczne związków organicznych w oparciu o spektroskopie IR, NMR, X-RAY, MS itp.

Węglowodory aromatyczne, areny – cykliczne węglowodory, w których istnieje układ naprzemiennie położonych sprzężonych wiązań podwójnych i pojedynczych między atomami węgla. Cząsteczki związków aromatycznych są płaskie (o ile ich struktura przestrzenna nie wymusza odchyłek, jak np. dla fullerenu C60), a wszystkie atomy pierścienia aromatycznego muszą mieć hybrydyzację sp2.

Przebieg katalizowanej silnym kwasem mineralnym estryfikacji Fishera wygląda następująco:

Na początku kation hydroniowy przyłącza się do atomu tlenu grupy karbonylowej. Następnie do powstałego karbokationu przyłącza się cząsteczka alkoholu. Wytworzony w ten sposób nietrwały związek rozkłada się z wydzieleniem kationu hydroniowego.

W analogiczny sposób zachodzi estryfikacja w przypadku kwasów nieorganicznych, np. estryfikacja gliceryny mieszaniną nitrującą, w wyniku której powstaje triazotan glicerolu (nitrogliceryna) lub estryfikacja alkoholi alifatycznych kwasem azotawym prowadząca do powstania azotynów alkilu.

Fluorowcowodory, halogenowodory - związki chemiczne fluorowców z wodorem: fluorowodór HF, chlorowodór HCl, bromowodór HBr, jodowodór HI i astatowodór HAt. Wszystkie fluorowcowodory w warunkach standardowych są gazami, jednak temperatura wrzenia (a także topnienia) fluorowodoru (HF) wyraźnie odbiega od tendencji obserwowanej dla pozostałych związków z tej grupy, co wynika z tworzenia silnych wiązań wodorowych.

Piperydyna – organiczny związek heterocykliczny strukturalnie podobny do benzenu i pirydyny. Piperydyna jest jednym z najprostszych związków heterocyklicznych. Piperydyna powoduje degradację wiązań N-glikozydowych i fosfodiestrowych, co wykorzystywane jest w metodzie sekwencjonowania DNA Maxama-Gilberta. Piperydyna stosowana jest także do usuwania ochronnej grupy 9H-fluoren-9-ylometoksycarbonylowej (Fmoc), np. podczas chemicznej syntezy peptydów.

W wielu przypadkach, szczególnie dla aromatycznych kwasów karboksylowych estryfikację Fishera zastępuje się estryfikacją katalizowaną zasadowo. Jako katalizatory stosuje się najczęściej silnie zasadowe aminy (np. pirydynę). W przypadku estryfikacji katalizowanej zasadowo istnieje też możliwość uniknięcia konieczności oddestylowywania produktów, poprzez zastosowanie dicyckloheksylokarbodiimidu DCC lub diizopropylokarbodiimidu DIC, który wiąże się ilościowo z wodą, zaś powstający N,N'-dicykloheksylomocznik wypada z układu reakcji w postaci osadu.

Trietyloamina (trójetyloamina, TEA), (C2H5)3N – organiczny związek chemiczny z grupy amin alifatycznych. Jest aminą trzeciorzędową. Jak większość amin posiada nieprzyjemny dla człowieka rybi zapach.

Pirydyna (C5H5N) – organiczny związek heterocykliczny, jedna z amin aromatycznych. Jest to bezbarwna ciecz, o charakterystycznym zapachu, mieszająca się z wodą w każdym stosunku. Jest silnie higroskopijna. Z wodą tworzy monohydrat, różniący się właściwościami od czystej pirydyny. Ma właściwości słabo zasadowe, z mocnymi kwasami tworzy krystaliczne sole pirydyniowe. W reakcji pirydyny z halogenoalkanami powstają czwartorzędowe sole amoniowe. Produktem całkowitego uwodornienia pirydyny jest piperydyna. Pirydyna jest otrzymywana ze smoły pogazowej lub na drodze syntetycznej z acetylenu i kwasu cyjanowodorowego. Pierścień pirydynowy obecny jest w wielu istotnych związkach organicznych, takich jak atropina, kokaina, Witamina PP i B6.

W przemyśle reakcję estryfikacji prowadzi się często z użyciem halogenków lub bezwodników kwasowych stosując technikę reakcji na granicy faz. Halogenek lub bezwodnik kwasowy umieszcza się w jednym rozpuszczalniku, zaś alkohol w drugim. Reakcja zachodzi wówczas na styku obu faz dzięki czemu nie występuje konieczność przesuwania jej równowagi. W reakcji z użyciem halogenków produktem ubocznym nie jest woda lecz halogenowodór, który można usuwać z układu reakcji poprzez obecność amin (np. trietyloamina, pirydyna, piperydyna) tworzących stałe halogenowodorki wypadające z układu reakcji w postaci osadu.

Kation − jon o ładunku dodatnim (+). Indywiduum chemiczne występujące zawsze w obecności jonu o ładunku przeciwnym (anionu). Kationy mogą być zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Podczas elektrolizy stopionych soli jak i roztworów wodnych z rozpuszczoną substancją jonową, kationy podążają do elektrody ujemnej (o dodatnim potencjale) zwanej katodą.

Mieszanina nitrująca (nitroza) – mieszanina stężonych kwasów azotowego(V) i siarkowego(VI) w stosunku wagowym 1:2 (objętościowo - 3:5) służąca do nitrowania związków organicznych jak również do otrzymywania niektórych estrów kwasu azotowego. Nitrogliceryna otrzymywana jest przez estryfikację gliceryny mieszaniną nitrującą.

Wadą estryfikacji z użyciem halogenków kwasów karboksylowych jest ich wysoka cena i problem z utylizacją powstających halogenowodorków amin. Wadą stosowania bezwodników jest również ich wysoka cena, oraz fakt, że reakcji efektywne używana jest tylko połowa jego masy, gdyż ubocznie tworzy się kwas karboksylowy, który w warunkach prowadzenia syntezy nie reaguje z alkoholem.

Woda, tlenek wodoru (nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.

Estry – grupa organicznych związków chemicznych będąca produktem kondensacji kwasów karboksylowych i alkoholi. Estrami nazywa się też produkty kondensacji alkoholi i kwasów nieorganicznych.

Przypisy

A. Huczyński, D. Łowicki, B. Brzezinski, F. Bartl J Mol Struct 879 (2008) 14-24. doi:10.1016/j.molstruc.2007.08.004