Phản ứng este hóa là một trong những phản ứng hóa học có nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày. Vậy phản ứng este hóa là gì, nó có những đặc điểm như thế nào? Hãy cùng nhau tìm hiểu về este hóa qua bài viết sau nhé.
Tìm hiểu khái niệm phản ứng este hóa
Phản ứng este hóa là một loại phản ứng hóa học hữu cơ, chủ yếu là phản ứng của rượu với axit cacboxylic hoặc oxit axit vô cơ để tạo thành este và nước. Nó được chia thành ba loại: phản ứng của axit cacboxylic với rượu, phản ứng của oxit axit vô cơ với rượu và phản ứng của axit mạnh vô cơ với rượu.
- Phản ứng este hóa của axit cacboxylic với rượu là thuận nghịch và nói chung phản ứng diễn ra rất chậm nên axit sunfuric đặc thường được dùng làm chất xúc tác.
- Axit poly cacboxylic phản ứng với rượu để tạo ra các este khác nhau.
- Phản ứng giữa axit vô cơ mạnh và rượu thường nhanh hơn.
Phản ứng este hóa điển hình là phản ứng của etanol và axit axetic tạo ra etyl axetat có mùi thơm, là nguyên liệu để sản xuất thuốc nhuộm và thuốc chữa bệnh. Quá trình este hóa được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ và các lĩnh vực khác.
Đặc điểm của phản ứng este hóa
- Là phản ứng thuận nghịch, nói chung là phản ứng không hoàn toàn. Theo nguyên tắc cân bằng phản ứng, để tăng hiệu suất este thì phải tách một thành phần ra khỏi sản phẩm hoặc làm dư một thành phần của chất phản ứng làm cho phản ứng diễn ra theo chiều thuận.
- Quá trình este hóa là phản ứng hai chiều.
- Nó cũng là một phản ứng thay thế.
Bản chất của phản ứng este hóa
Phản ứng của hai hợp chất tạo thành este (phản ứng điển hình là phản ứng của axit và rượu để tạo thành este), phản ứng này được gọi là phản ứng este hóa.
Có hai trường hợp xảy ra: phản ứng của axit cacboxylic với ancol và phản ứng của oxit axit vô cơ với ancol.
Quá trình phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol nói chung là: nhóm hiđroxyl trong phân tử axit cacboxylic kết hợp với nguyên tử hiđro của nhóm hiđroxyl trong phân tử ancol tạo thành nước, phần còn lại kết hợp với nhau tạo thành este.
Nguyên tắc: khử hydro rượu axit dehydroxy. Phản ứng este hóa của axit cacboxylic với rượu là thuận nghịch và nói chung phản ứng diễn ra rất chậm nên axit sunfuric đặc thường được dùng làm chất xúc tác. Axit poly cacboxylic phản ứng với rượu để tạo ra các este khác nhau.
Phản ứng giữa axit vô cơ mạnh và rượu thường nhanh hơn. Polyol phản ứng với axit mạnh chứa oxy vô cơ để tạo thành este.
Nói chung, ngoài phản ứng este hóa trực tiếp giữa axit và rượu để tạo thành este, có ba loại chất có thể phản ứng (nhưng không nhất thiết là phản ứng este hóa) để tạo thành este:
- Acyl halogenua phản ứng với rượu, phenol và natri alkoxide.
- Anhydrit phản ứng với rượu, phenol và natri alkoxide
- Anone phản ứng với rượu, phenol và natri alkoxide.
Cơ chế của phản ứng este hóa
- Bước 1: Hình thành cation
- Bước 2: Carbocation được định vị. Oxy cacboxyl được proton hóa để tạo ra carbocation được định vị làm cho carbocation trở thành một chất điện di tốt hơn.
- Bước 3: Chuyển proton. Một proton được chuyển đến một trong các nhóm hydroxyl để tạo thành một nhóm rời tốt.
- Bước 4: Hình thành liên kết pi. Nguyên tử oxy trong rượu của nhóm hydroxyl tặng một cặp electron cho nguyên tử carbon tạo liên kết π bằng cách loại bỏ nước. Nồng độ của nước thấp hơn metanol, do đó, phản ứng không thể đảo ngược được.
- Bước 5: Hình thành este
Cách tính hiệu suất của phản ứng este hóa
Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa như sau:
Cách 1: Tính theo lượng chất ban đầu cần lấy
Hiệu suất (H%) = (Lượng chất đầu theo phương trình phản ứng cần lấy / Lượng chất đầu thực tế cần lấy) x 100%
Cách 2: Tính hiệu suất theo sản phẩm
Hiệu suất (H%) = (Lượng sản phẩm thu được thực tế / Lượng sản phẩm ban đầu theo phản ứng) x 100%
Ứng dụng của phản ứng este hóa
- Ethanol và axit axetic (thường được gọi là axit axetic) trải qua quá trình este hóa để tạo ra etyl axetat thơm, là nguyên liệu thô để sản xuất thuốc nhuộm và thuốc.
- Trong quá trình nấu một số món ăn, nếu cho giấm và rượu vào cùng lúc, phản ứng este hóa một phần cũng sẽ xảy ra tạo ra este, giúp món ăn thơm ngon hơn.
- Nếu áp dụng phản ứng este hóa để sản xuất công nghiệp, cần sử dụng axit sunfuric làm chất xúc tác, axit sunfuric sẽ hấp thụ nước sinh ra trong quá trình phản ứng đồng thời để phản ứng este hóa diễn ra triệt để hơn.
- Phản ứng este hóa giữa metanol và axit terephthalic sẽ tạo ra dimethyl terephthalate, và phản ứng chuyển hóa giữa dimethyl terephthalate và ethylene glycol có thể tạo ra polyetylen terephthalate, cụ thể là Polyester, octanol và axit terephtalic có thể được sử dụng để tổng hợp chất hóa dẻo dioctyl terephthalate.
- Rượu và axit vô cơ cũng có thể trải qua các phản ứng este hóa, chẳng hạn như phản ứng của metanol và axit sunfuric để tạo ra dimetyl sunfat, là tác nhân metyl hóa có thể đưa các nhóm metyl vào cacbohydrat.
Có thể bạn quan tâm:
Oxit axit là gì? Tính chất hóa học của oxit axit?
Ma trơi là gì? Giải thích hiện tượng ma trơi dưới góc nhìn hóa học
Trên đây là những thông tin liên quan đến phản ứng este hóa là gì, cùng với những đặc điểm liên quan đến phản ứng này. Mong rằng với những thông tin trên, bạn sẽ có thêm nhiều kiến thức về các phản ứng trong hóa học nhé.
