Esteröinti

Esteröinti on kemiallinen reaktio, jossa tuotteena muodostuu esteri. Tyypillisiä esteröintireaktioita ovat muun muassa Fischer-esteröinti, vaihtoesteröinti ja karboksyylihappojen alkylointi.

Karboksyylihappojen, happoanhydridien ja happokloridien esteröinti

Yksi yleisimpiä esteröintireaktioita on niin kutsuttu Fischer-esteröinti, joka kuuluu kondensaatioreaktioihin. Siinä karboksyylihappo reagoi alkoholin tai fenolin kanssa muodostaen esterin. Katalyyttinä käytetään usein happoja, kuten rikkihappoa, p-tolueenisulfonihappoa, happamia ioninvaihtohartseja tai Lewis-happoja. Katalyytteinä voidaan käyttää myös dehydraavia yhdisteitä, kuten disykloheksyylikarbodi-imidiä. Reaktion reaktiomekanismin ensimmäisessä vaiheessa happokatalyytti protonoi karboksyyliryhmän karbonyylihapen, mikä tekee siitä elektrofiilisemman. Nukleofiilinen alkoholi reagoi karbonyyliryhmän kanssa nukleofiilisella additiolla ja muodostuu tetraedrimäinen välivaihe. Tämä välivaihe muuntuu molekyylinsisäisten protoninsiirtojen seurauksena toiseksi tetraedrimäiseksivälivaiheeksi, jonka hydroksyyliryhmä vastaanottaa protonin. Tällöin hydroksyyliryhmästä tulee parempi lähtevä ryhmä ja se irtoaa vetenä ja muodostuu esteri. Fischer-esteröinnin ongelmana on se, että se on tasapainoreaktio, minkä vuoksi hyvien saantojen saavuttamiseksi tulee käyttää toista lähtöainetta ylimäärin tai poistaa tuotteena muodostuvaa esteriä tislaamalla tai poistaa vettä atseotrooppisella tislauksella. Veden poistoon voidaan käyttää myös molekyyliseuloja.^{[1][2][3][4][5]} Fischer-esteröinti on usein hidas reaktio, jota voidaan nopeuttaa käyttämällä mikroaaltosäteilytystä lämmitysmenetelmänä.^[6]

Alkoholit reagoivat myös happoanhydridien ja happokloridien kanssa muodostaen estereitä. Anhydridit ja happokloridit ovat karboksyylihappoja reaktiivisempia ja tällöin reaktio on usein nopeampi verrattuna Fischer-esteröintiin. Happokloridit ja happoanhydridit ovat tärkeitä erityisesti, jos karboksyylihappo on muuten liian vaikeasti reagoiva, ja niitä käytetään erityisesti steroidien esteröinnissä. Näissä reaktioissa käytetään nukleofiilisena katalyyttinä usein joko pyridiiniä tai 4-dimetyyliaminopyridiiniä eli DMAP:ia.^[1][2][4][5]

Vaihtoesteröinti

Vaihtoesteröinnissä eli transesteröinnissä esterit reagoivat kuumennettaessa alkoholien kanssa muodostaen uuden esterin ja alkoholin. Tätä reaktiota katalysoivat niin hapot, emäkset kuin siirtymämetallitkin. Käytettyjä katalyyttejä ovat muun muassa rikkihappo, ioninvaihtohartsit ja DBU eli 1,8-diatsabisyklo[5.4.0]undek-7-eeni. Mekanismiltaan vaihtoesteröinti muistuttaa esterihydrolyysin mekanismia.^[3][4][5]

Karboksyylihappojen alkylointi

Kolmas tapa valmistaa esteröinti on karboksyylihappojen alkylointi käyttäen alkyylihalogenidia tai jotain muuta alkyloivaa yhdistettä, kuten dimetyylikarbonaattia. Reaktio vaatii emäskatalyytin ja usein katalyyttinä käytetään DBU:ta tai natriumvetykarbonaattia tetra-alkyyliammoniumsuolan läsnä ollessa. Tetra-ammoniumsuola toimii tässä tapauksessa faasinsiirtokatalyyttinä.^[4]

Katso myös

• Rasvahappometyyliesteri

Lähteet

1. Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry, s. 280–283, 310–312. Oxford University Press, 2008. ISBN 978-0-19-850346-0 (englanniksi)
2. Francis A. Carey & Richard J. Sundberg: Advanced Organic Chemistry A: Structure and Mechanisms, s. 664–668. Springer, 2007. ISBN 978-0-387-44897-8 (englanniksi)
3. Michael B. Smith & Jerry March: March's Advanced Organic Chemistry, s. 1414–1421. John Wiley & Sons, 2007. ISBN 978-0-471-72091-1 (englanniksi)
4. Takanori Iwasaki, Yusuke Maegawa, Takashi Ohshima & Kazushi Mashima: Esterification, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2012. Viitattu 18.02.2013
5. Wilhelm Riemenschneider & Hermann M. Bolt:Esters, Organic, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2005. Viitattu 18.02.2013
6. Brett A. Roberts & Christopher R. Strauss: Toward Rapid, “Green”, Predictable Microwave-Assisted Synthesis. Accounts of Chemical Research, 2005, 38. vsk, nro 8, s. 653–661. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 18.2.2013. (englanniksi)

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Esteröinti Wikimedia Commonsissa

Tämä kemiaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.