酯化反应是酸和醇生成酯和水的反应,它是有机化学中的一类主要的反应类型,也是近年高考的热点。因此,本文拟就有关酯化反应的问题作如下探讨:
一、在酯化反应中常常加入浓硫酸,其作用是什么?
醇和酸的酯化反应是分子间的反应,反应速度很慢。如乙醇和乙酸的酯化反应,常温下要达到平衡状态,需要16年(“百年陈酒,千里飘香”,可能渊源于此)。但是,加入少量浓硫酸后,反应速度将大大加快,几小时即可达到平衡状态。因此,酯化反应中加入浓硫酸,主要作为催化剂起催化作用。可作如下理解:加入的浓硫酸使体系中H 离子浓度大大增加,抑制了羧酸的电离,有利于酯化时羧酸(无机含氧酸)羟基的整体脱离。因此浓硫酸的重要作用是催化剂作用,同时也作为脱水剂。另外酯化反应中有水生成,浓硫酸的吸水性亦有利于平衡向生成酯的方向移动。
二、酯化反应中,为什么要用饱和碳酸钠溶液收集乙酸乙酯?
因酯化反应是可逆的,且乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点均不太高(乙酸117.9℃,乙醇78.5℃、乙酸乙酯77.06℃),在实验加热的过程中,导管导出的气体中除有乙酸乙酯外,还混有未反应而挥发出来的乙醇和乙酸蒸气。乙酸乙酯虽然难溶于水,但与乙酸、乙醇等却可以任意比例混溶。让混和气体通过饱和Na2CO3溶液,既可以中和挥发出来的乙酸,溶解乙醇,同时减小乙酸乙酯在水中的溶解度,从而在饱和碳酸钠溶液的液面上得到较纯的乙酸乙醋,可谓一箭三雕。
三、收集乙酸乙酯时,导管能否插入Na2CO3溶液中?
在收集乙酸乙酯时,导管始终都不能插入饱和Na2CO3溶液中,否则可能会因受热不均匀而引起溶液的倒吸。
四、能否用NaOH溶液代替Na2CO3溶液?
不能用NaOH溶液代替Na2CO3溶液。因NaOH碱性太强,会促使乙酸乙酯水解成乙酸和乙醇,影响产量和质量。
五、酯化反应中的酸一定是羧酸吗?
不一定。无机含氧酸与醇作用也可生成无机酸酯。如:
R-OH HONO2=R-ONO2 H2O
值得注意的是:由含氧无机酸所得到的酯类,它们的烃基都是通过氧原子与含氧酸中的成酸元素相连接的。
六、酯化反应一定是酸脱羟基醇脱氢吗?
不一定。虽然酯化反应的一般规律是有机酸脱羟基,且羧基与醇羟基之比为1:1,但是,如果是叔醇或苯甲醇,则在反应中常为醇脱羟基酸脱氢。
七、酯化反应为什么不能进行到底?
酯化反应不能进行到底,是由于酯化反应进行到一定程度后,生成的酯会水解为酸和醇。因此,酯化反应为可逆反应。
八、酯化反应是中和反应吗?
由于酯化反应常表示为:
酸 醇(酯化)=(水解)酯 水,
与中和反应:
酸 碱(中和)=(水解)盐 水
二者相似,有的学生认为:酯化反应也可看成是中和反应。其实,这种认识是错误的,酯化反应不是中和反应。其理由是:醇与碱、酯与盐并不能一一对应;且中和反应主要属无机反应,而酯化反应主要为有机物之间的反应。
九、酸和醇作用一定生成酯吗?
醇和酸反应大都生成酯,但也有少数例外。如乙醇与氢溴酸混和受热时发生取代反应生成溴乙烷:
C2H5OH HBr→(△)C2H5Br H2O。
再如:乙醇与浓硫酸混和共热,170℃时发生取代反应生成乙烯、140℃时发生分子间脱水生成乙醚:
C2H5OH→(浓硫酸170℃)
C2H4↑ H2O
C2H5OH HO-C2H5→
(浓硫酸140℃)C2H5-O-C2H5 H2O
十、只有醇和酸反应才能生成酯吗?
酯一般都是由醇与羧酸或无机含氧酸通过酯化反应生成的,但也有少数例外。如
⑴ 纤维素与混酸发生酯化反应可生成硝酸纤维(纤维素三硝酸酯):
[C6H7O2(OH)3]n 3nHO-NO2→
(浓硫酸△)[C6H7O2(ONO2)3]n 3nH2O。
⑵ 浓硫酸与乙烯在常温下能发生加成反应生成硫酸氢乙酯:
C2H4 HO-SO2-OH→CH3CH2OSO2OH
因此乙烯不宜用浓硫酸干燥。
十一、酯化反应的方程式应如何表示?是用“=(可逆)”还是“→”?
酯化反应是一个可逆反应,应当采用“=(可逆)”表示,但酯化反应也是一个有机反应,当然也可用“→”表示,不过酯化反应通常是采用“=(可逆)”表示的,因为它能反映酯化反应的特点,以区别于其它有机化学反应。
十二、有关酯化反应的规律
1.二元羧酸与二元醇可酯化成环状酯。如90年高考题中的乙二醇与乙二酸的反应:
二元羧酸与二元醇间还可缩聚成聚酯。如88年高考题中的对苯二甲酸与乙二醇的缩聚:
2. α-羟基羧酸可发生分子间脱水成环酯。如89年高考题中的α-羟基丙酸分子间的酯化:
若羟基羧酸分子中的-OH与-COOH相差两个以上碳原子时则发生分子内脱水成内酯。如:
3.羟基羧酸既可以和醇发生酯化反应,也可与羧酸发生酯化反应。如:
(说明:其它较简单的酯化反应类型均未列入)。