Transesterifisering - Transesterification

I organisk kjemi er transforestring prosessen med å bytte den organiske gruppen R ″ av en ester med den organiske gruppen R 'av en alkohol . Disse reaksjonene katalyseres ofte ved tilsetning av en syre- eller basekatalysator . Reaksjonen kan også oppnås ved hjelp av andre enzymer, spesielt lipaser (et eksempel er lipasen EC3.1.1.3).

Transesterifisering : alkohol + ester → forskjellig alkohol + forskjellig ester

Sterke syrer katalyserer reaksjonen ved å donere en proton til karbonylgruppen , og dermed gjøre den til en mer kraftig elektrofil , mens baser katalyserer reaksjonen ved å fjerne en proton fra alkoholen, og dermed gjøre den mer nukleofil . Estere med større alkoksygrupper kan fremstilles av metyl- eller etylestere i høy renhet ved å varme opp blandingen av ester, syre / base og stor alkohol og fordampe den lille alkoholen for å drive likevekt.

Mekanisme

I transforestringsmekanismen reagerer karbonylkarbonet i startesteren og gir et tetraedrisk mellomprodukt, som enten går tilbake til utgangsmaterialet, eller fortsetter til det transesterifiserte produktet (RCOOR 2 ). De forskjellige artene eksisterer i likevekt, og produktfordelingen avhenger av de relative energiene til reaktanten og produktet.

Generell transesterifiseringsmekanisme.png

applikasjoner

Polyesterproduksjon

Den største skalaen for transforestring er i syntesen av polyestere . I denne applikasjonen gjennomgår diestere transesterifisering med dioler for å danne makromolekyler. For eksempel reagerer dimetyltereftalat og etylenglykol for å danne polyetylentereftalat og metanol , som blir fordampet for å drive reaksjonen fremover.

Metanolyse og produksjon av biodiesel

Omvendt reaksjon, metanolyse, er også et eksempel på transforestring. Denne prosessen har blitt brukt til å resirkulere polyestere til individuelle monomerer (se plastgjenvinning ). Det brukes også til å konvertere fett ( triglyserider ) til biodiesel . Denne konverteringen var en av de første bruksområdene. Transesterifisert vegetabilsk olje ( biodiesel ) ble brukt til å drive tunge kjøretøy i Sør-Afrika før andre verdenskrig .

Det ble patentert i USA på 1950-tallet av Colgate , selv om transforestring av biolipider kan ha blitt oppdaget mye tidligere. På 1940-tallet lette forskerne etter en metode for lettere å produsere glyserol , som ble brukt til å produsere eksplosiver for andre verdenskrig. Mange av metodene som brukes av produsenter i dag, har sitt utspring i den opprinnelige 1940-tallet.

Biolipid-transesterifisering har også nylig blitt vist av japanske forskere å være mulig ved hjelp av en superkritisk metanolmetodikk, hvor høytrykksbeholdere med høyt trykk brukes til å fysisk katalysere biolipid / metanolreaksjonen til fettsyremetylestere.

Fettforedling

Fettersesterifisering brukes i næringsmiddelindustrien for å omorganisere fettsyrene av triglyserider i spiselige fettstoffer og vegetabilske oljer . For eksempel kan et fast fett med hovedsakelig mettede fettsyrer transesterifiseres med en vegetabilsk olje med høyt umettet syreinnhold for å produsere et smørbart halvfast fett hvis molekyler har en blanding av begge typer syrer.

Syntese

Transforestring brukes til å syntetisere enol- derivater, som er vanskelige å fremstille på annen måte. Vinylacetat, som er billig tilgjengelig, gjennomgår omesterifisering og gir tilgang til vinyletere :

ROH + AcOCH = CH
2⟶ ROCH = CH
2+ AcOH

Se også

Referanser

  1. ^ Otera, Junzo. (Juni 1993). "Transesterifisering". Kjemiske anmeldelser . 93 (4): 1449–1470. doi : 10.1021 / cr00020a004 .
  2. ^ "ENZYME - 3.1.1.3 Triacylglycerol lipase" . enzym.expasy.org . SIB Swiss Institute of Bioinformatics . Hentet 17. februar 2021 .
  3. ^ Wilhelm Riemenschneider1 og Hermann M. Bolt "Esters, Organic" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a09_565.pub2
  4. ^ Tomotaka Hirabayashi, Satoshi Sakaguchi, Yasutaka Ishii (2005). "Iridium-katalysert syntese av vinyleter fra alkoholer og vinylacetat" . Org. Synth . 82 : 55. doi : 10.15227 / orgsyn.082.0055 .CS1 maint: bruker forfatterparameter ( lenke )
  5. ^ Yasushi Obora, Yasutaka Ishii (2012). "Discussion Addendum: Iridium-catalyzed Synthesis of Vinyl Ethers from Alcohols and Vinyl Acetate". Org. Synth . 89 : 307. doi : 10.15227 / orgsyn.089.0307 .CS1 maint: bruker forfatterparameter ( lenke )