Veresterung

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Die Veresterung (auch Esterbildung oder Fischer-Veresterung genannt) ist eine chemische Reaktion und wurde von Emil Fischer entdeckt.

Übersichtsreaktion[Bearbeiten]

Die Reaktion ist eine Gleichgewichts- und Kondensationsreaktion, bei der ein Alkohol oder ein Phenol mit einer Carbonsäure (seltener eine anorganische Säure) säurekatalysiert zu einem Ester reagiert.

Übersicht Veresterung

Zur Säurekatalyse wird oft Schwefelsäure, Phosphorsäure oder p-Toluolsulfonsäure verwendet.

Mechanismus der säurekatalysierten Veresterung (Fischer-Veresterung)[Bearbeiten]

Emil Fischer hat erkannt, dass schon geringe Mengen an Säure die Esterausbeute stark erhöhen und nicht, wie damals üblich, große Mengen an Säure notwendig sind.[1] Tatsächlich war schon lange davor bekannt, dass die Zugabe von Schwefelsäure die Veresterung begünstigt.[2] Der erste Schritt der Veresterung ist die Protonierung der Carbonsäure zu einem mesomeriestabilisierten Kation.

Mechanismus 1 Veresterung

Das durch die Protonierung gebildete Kation wird von einem freien Elektronenpaar der Hydroxygruppe des Alkohols nukleophil angegriffen. Das Wasserstoffatom des ursprünglichen Alkanols bildet eine intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung zu einem Sauerstoffatom der Carboxygruppe aus und geht mit diesem schließlich eine Bindung ein.

Mechanismus 2 Veresterung

Das oben im letzten Schritt entstandene Oxoniumion spaltet zunächst Wasser zu einem Kation ab, das nach Deprotonierung den Ester ergibt.

Mechanismus 3 Veresterung

Dieser Mechanismus konnte durch Isotopenmarkierung des Sauerstoffatoms im Alkohol bewiesen werden.[3]

Weitere Veresterungsreaktionen[Bearbeiten]

Es gibt eine Reihe weiterer Möglichkeiten, Alkohole und Säuren bzw. Säurederivate zu Estern umzusetzen, so z. B. die Reaktion zwischen Alkohol und Säurechlorid (Schotten-Baumann-Methode), Alkohol und Säureanhydrid, die Steglich-Veresterung oder die Mitsunobu-Reaktion. Die Umesterung erlaubt den Austausch der alkoholischen oder Säurekomponente eines vorhandenen Esters.

Esterspaltung[Bearbeiten]

Die Rückreaktion der Veresterung ist die saure Esterhydrolyse (siehe Hydrolyse). Die basische oder alkalische Esterhydrolyse hat einen anderen Reaktionsmechanismus als die saure und ist deswegen unter Verseifung explizit dargestellt.

Herstellungsprozess[Bearbeiten]

Viele chemische Produkte werden in einer chemischen Reaktion hergestellt und anschließend destilliert. Bei der Gewinnung eines Esters werden beide Prozesse miteinander verbunden. Dieses Verfahren wird Reaktivdestillation genannt. Während der Reaktion können ein oder mehrere Produkte (bei der Veresterung: Wasser) durch das Verdampfen entfernt werden. Das chemische Gleichgewicht stellt sich darauf immer neu ein, und dadurch kann eine größere Ausbeute des Esters erlangt werden. Der Prozess hat den Vorteil, dass zwei Arbeitsschritte vereint werden können. Der apparative Aufwand ist gering, und das Verfahren ist preiswert. [4]

Veresterung mittels Reaktivdestillation

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Emil Fischer, Arthur Speier: Darstellung der Ester. In: Chemische Berichte. 28, 1895, S. 3252–3258. doi:10.1002/cber.189502803176.
  2. Théophile-Jules Pelouze, Amédée Gélis; Annales de Chimie et de Physique 3ème Série IX (1844), S. 453.
  3. Ivan Ernest: Bindung, Struktur und Reaktionsmechanismen in der organischen Chemie, Springer-Verlag Wien und New York (1972), S. 73−74, ISBN 3-211-81060-9.
  4. Chemie und Life Science: Reaktivdestillation eröffnet neue Perspektiven.