酯交換反應

在有機化學中，酯交換是指：酯的基團R″被醇的基團R′取代的過程。酯交換反應又稱酯的醇解反應。這些反應通常加入酸或鹼催化劑進行催化。反應同樣可以通過酶尤其是脂肪酶（E.C.3.1.1.3）（即生物催化）進行反應。

強酸催化反應的過程，是通過酸絡合羰基的孤電子對，使得羰基碳原子具有潛在的親電性從而催化反應；鹼催化過程是通過拔除醇羥基的質子，從而使得醇具有更強的親核性來進行催化反應。

在酯交換反應的機理中，初始的酯（RCOOR¹）中的羰基受到醇鹽（R²O⁻）的親核進攻，並得到一個四面體的中間體，之後產生了酯交換反應的產物（RCOOR²）。

酯交換當中最大規模的應用要數聚酯的合成。^[1] 在此應用當中，二酯化合物和二醇化合物進行酯交換反應形成大分子。例如，對苯二甲酸二甲酯和乙二醇進行反應形成聚對苯二甲酸乙二醇酯和甲醇，該反應通過蒸餾（去除甲醇）使得反應能夠反應完全。

逆向反應，甲醇解同樣是酯交換反應的一種。這種過程已經被用於回收聚醚得到各種醚的單體（參見塑料回收）。它同樣被用於轉化脂肪（甘油三酯）為生物柴油。這種轉化僅僅是應用的一個而已。第二次世界大戰之前在南非，將植物油進行酯交換反應（製備生物柴油）被作為強重型車輛的燃料。

該反應於1950年在美國被Colgate-Palmolive公司註冊專利，而生物脂的酯交換反應是該專利註冊前很久就被發現。在1940年代，科學家想要得到一種更容易的製備甘油的方法，而甘油在第二次世界大戰上被用於製作炸藥。許多現在仍然應用廣泛的方法都是起源於1940年的發現。

近期日本科學家發現：使用超臨界甲醇方法，在高溫、高壓的容器中應用酯交換過程可以通過物理催化生物脂/甲醇反應形成脂肪酸甲酯。

[1]
Wilhelm Riemenschneider1 and Hermann M. Bolt "Esters, Organic" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a09_565.pub2

機理