Переэтерификация и лактоны
Переэтерификация
linkОпора
- Урок 261. Гидролиз сложных эфиров; омыление — сравнивать кислотный и щелочной гидролиз
Спиртовую часть сложного эфира можно заменить, не трогая кислотную. Это та же равновесная реакция, что и гидролиз в уроке 261, только нуклеофилом вместо воды служит другой спирт. Катализатором может быть кислота или алкоголят.
Как провести переэтерификацию
- Сложный эфир с другим спиртом в присутствии кислоты или алкоголята находится в равновесии с новым эфиром и исходным спиртом.
- Равновесие сдвигают избытком нового спирта или отгонкой более летучего спирта.
- Если эфир обрабатывают алкоголятом как основанием, берут алкоголят того же спирта, что и в эфире; иначе получится смесь эфиров.
- Переэтерификацией получают биодизель: жиры с метанолом в присутствии NaOH дают метиловые эфиры жирных кислот и глицерин.
Примеры
1. Биодизель. Триглицерид с метанолом в присутствии гидроксида натрия даёт метиловые эфиры кислот и глицерин; на рисунке вместо природного жира взят трибутирин.
2. Переработка полиэтилентерефталата. Полиэтилентерефталат при нагревании с метанолом распадается на диметилтерефталат \(\ce{CH3OOC-C6H4-COOCH3}\) и этиленгликоль \(\ce{HOCH2CH2OH}\); так перерабатывают пластиковые бутылки.
errorАлкоголят берут того же спирта
Этиловый эфир в основной среде обрабатывают этилатом натрия, а метиловый — метилатом: с алкоголятом другого спирта эфир обменял бы спиртовую часть.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст этилацетат с избытком метанола в присутствии кислоты?
expand_moreПоказать решение
Метилацетат и этанол.
Лактоны
Если гидроксильная и карбоксильная группы находятся в одной молекуле, этерификация из урока 260 может пройти внутри молекулы. Получается циклический сложный эфир — лактон. Легче всего замыкаются пяти- и шестичленные циклы, а гидролизуются лактоны так же, как обычные сложные эфиры.
Как образуется лактон
- γ- и δ-Гидроксикислоты в присутствии кислоты замыкаются в пяти- и шестичленные лактоны.
- Лактон гидролизуется щёлочью, как сложный эфир, и даёт соль гидроксикислоты.
- Большие циклы (макролактоны) замыкают при сильном разбавлении, например по Ямагучи.
- Лактоны получают и окислением циклических кетонов по Байеру — Виллигеру (урок 247).
Примеры
1. γ-Лактон. 4-Гидроксипентановая кислота в кислой среде замыкается в γ-валеролактон (5-метилоксолан-2-он).
2. Раскрытие лактона. γ-Бутиролактон с гидроксидом натрия раскрывается и даёт 4-гидроксибутаноат натрия.
errorПяти- и шестичленные циклы замыкаются сами
Гидроксигруппа в γ- или δ-положении легко встречается с карбоксильной группой, а β-лактоны и макролактоны требуют особых условий.
edit_noteПопробуйте сами
Какой лактон образует 4-гидрокси-4-метилпентановая кислота?
expand_moreПоказать решение
5,5-Диметилоксолан-2-он: замыкается пятичленный цикл.
push_pinГлавное
Сложный эфир с другим спиртом (кислота или алкоголят) обменивает спиртовую часть; равновесие сдвигают избытком нового спирта или отгонкой старого; в основной среде берут алкоголят того же спирта. Так получают биодизель и перерабатывают ПЭТ. γ- и δ-Гидроксикислоты самопроизвольно замыкаются в пяти- и шестичленные лактоны; щёлочь раскрывает лактон в соль гидроксикислоты; лактоны получают также окислением циклических кетонов по Байеру — Виллигеру.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.