化反應(yīng)，是一類有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，主要是醇跟羧酸或無(wú)機(jī)含氧酸生成酯和水的反應(yīng)。分為羧酸跟醇反應(yīng)、無(wú)機(jī)含氧酸跟醇反應(yīng)和無(wú)機(jī)強(qiáng)酸跟醇的反應(yīng)三類，是一類非常具有代表性的有機(jī)反應(yīng)。
酯化反應(yīng)的顯著特點(diǎn)之一就是可逆性，即乙酸和乙醇既可以合成酯，同時(shí)，酯也可以和水反應(yīng)分解為乙酸和乙醇。由于反應(yīng)速度極緩慢，通常需要濃硫酸作為催化劑。到底是酯合成占優(yōu)勢(shì)還是酯分解占優(yōu)勢(shì)，很大程度上取決于反應(yīng)環(huán)境中各種物質(zhì)的含量。當(dāng)方程式左邊的一種物質(zhì)含量很高的時(shí)候，反應(yīng)就會(huì)傾向于生成酯；而方程式右邊的一種物質(zhì)含量較高時(shí)，反應(yīng)就傾向于酯分解為醇和酸。
酯化反應(yīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中和有機(jī)合成領(lǐng)域。比如在酒的釀造過(guò)程中生成了低級(jí)酯，比如乙酸乙酯、甲酸乙酯、丁酸乙酯等。酯的合成和分解最后會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡，不同工藝、不同年份的酒中含有酯的種類和比例上的差別成就了各具特色的酒香。
基本含義
兩種化合物形成酯（典型反應(yīng)為酸與醇反應(yīng)形成酯），這種反應(yīng)叫酯化反應(yīng)。
分兩種情況：羧酸跟醇反應(yīng)和無(wú)機(jī)化合物含氧酸跟醇反應(yīng)。
羧酸跟醇的反應(yīng)過(guò)程一般是：羧酸分子中的羥基與醇分子中羥基的氫原子結(jié)合成水，其余部分互相結(jié)合成酯。這是曾用示蹤原子證實(shí)過(guò)的。口訣：酸脫羥基醇脫氫(酸脫氫氧醇脫氫)。
舉例如下：
1）乙酸和乙醇在硫酸加熱的條件下反應(yīng)生成乙酸乙酯和水
3）無(wú)機(jī)化合物強(qiáng)酸跟醇的反應(yīng)，其速度一般較快，如濃硫酸跟乙醇在常溫下即能反應(yīng)生成硫酸氫乙酯。
4）硫酸氫乙酯
多元醇跟無(wú)機(jī)含氧強(qiáng)酸反應(yīng)，也生成酯。
一般來(lái)說(shuō)，除了酸和醇直接發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯外，能反應(yīng)（但不一定是酯化反應(yīng)）生成酯的還有以下三類物質(zhì)：酰鹵和醇、酚、醇鈉發(fā)生反應(yīng)；酸酐和醇、酚、醇鈉發(fā)生反應(yīng)；烯酮和醇、酚、醇鈉發(fā)生反應(yīng)；
反應(yīng)特點(diǎn)
屬于可逆反應(yīng)，一般情況下反應(yīng)進(jìn)行不徹底，依照反應(yīng)平衡原理，要提高酯的產(chǎn)量，需要用從產(chǎn)物分離出一種成分或使反應(yīng)物其中一種成分過(guò)量的方法使反應(yīng)正方向進(jìn)行。酯化反應(yīng)屬于單行雙向反應(yīng)，即反應(yīng)既可以正向生成酯，也可以逆向分解為酸和醇。
屬于取代反應(yīng)。
反應(yīng)機(jī)理
SN2機(jī)理
在酯化反應(yīng)中，存在著一系列可逆的平衡反應(yīng)步驟。步驟②是酯化反應(yīng)的控制步驟，而步驟④是酯水解的控制步驟。這一反應(yīng)是反應(yīng)，經(jīng)過(guò)加成－消除過(guò)程。
酯和水的氧來(lái)源
采用同位素標(biāo)記醇的辦法（通過(guò)使用氧-18同位素標(biāo)記醇中的氧原子）證實(shí)了酯化反應(yīng)中所生成的水是來(lái)自于羧酸的羥基和醇的氫。實(shí)驗(yàn)追蹤同位素氧的轉(zhuǎn)移路徑發(fā)現(xiàn)，生成水的氧原子僅來(lái)源于羧酸羥基而并非被標(biāo)記的醇氧原子。但羧酸與叔醇的酯化則是醇發(fā)生了烷[wán]氧鍵斷裂，中間有碳正離子生成。
判定酯化反應(yīng)中生成的水中氧原子來(lái)自羧基的另一個(gè)判據(jù)是有光活性的醇形成的酯仍然有光活性，因?yàn)槿粞鮼?lái)自羥基，則羧基的氧進(jìn)攻醇的不對(duì)稱碳時(shí)，會(huì)引起消旋，即生成的酯會(huì)外消旋失去光活性。
在酯化反應(yīng)中，醇作為親核試劑對(duì)羧基的羰基進(jìn)行親核攻擊，在質(zhì)子酸存在時(shí)，羰[tāng]基碳更為缺電子而有利于醇與它發(fā)生親核加成。如果沒(méi)有酸的存在，酸與醇的酯化反應(yīng)很難進(jìn)行。
對(duì)于反應(yīng)活性：甲酸>直鏈羧酸>側(cè)鏈羧酸>芳香酸；
甲醇>伯醇>仲醇>叔醇>酚（以上機(jī)理進(jìn)適用之仲醇，即2℃醇）。
特別說(shuō)明
反應(yīng)類型
費(fèi)歇爾酯化
酯化反應(yīng)一般是可逆反應(yīng)。傳統(tǒng)的酯化技術(shù)是用酸和醇在酸（常為濃硫酸）催化下加熱回流反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)也稱作費(fèi)歇爾酯化反應(yīng)。濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑，它可以將羧酸的羰基質(zhì)子化，增強(qiáng)羰基碳的親電性，使反應(yīng)速率加快；也可以除去反應(yīng)的副產(chǎn)物水，提高酯的產(chǎn)率。
如果原料為低級(jí)的羧酸和醇，可溶于水，反應(yīng)后可以向反應(yīng)液加入水（必要時(shí)加入飽和碳酸鈉溶液），并將反應(yīng)液置于分液漏斗中作分液處理，收集難溶于水的上層酯層，從而純化反應(yīng)生成的酯。碳酸鈉的作用是與羧酸反應(yīng)生成羧酸鹽，增大羧酸的溶解度，并減少酯的溶解度。如果產(chǎn)物酯的沸點(diǎn)較低，也可以在反應(yīng)中不斷將酯蒸出，使反應(yīng)平衡右移，并冷凝收集揮發(fā)的酯。
但也有少數(shù)酯化反應(yīng)中，酸或醇的羥基質(zhì)子化，水離去，生成酰基正離子或碳正離子中間體，該中間體再與醇或酸反應(yīng)生成酯。這些反應(yīng)不遵循“酸出羥基醇出氫”的規(guī)則。
羧酸經(jīng)過(guò)酰氯再與醇反應(yīng)生成酯。酰氯的反應(yīng)性比羧酸更強(qiáng)，因此這種方法是制取酯的常用方法，產(chǎn)率一般比直接酯化要高。對(duì)于反應(yīng)性較弱的酰鹵和醇，可加入少量的堿，如氫氧化鈉或吡啶。 羧酸經(jīng)過(guò)酸酐再與醇反應(yīng)生成酯。羧酸經(jīng)過(guò)羧酸鹽再與鹵代烴反應(yīng)生成酯。反應(yīng)機(jī)理是羧酸根負(fù)離子對(duì)鹵代烴α-碳的親核取代。
氯化亞砜作業(yè)酯化
基本方法是將酸溶于過(guò)量低級(jí)醇（一般是甲醇或乙醇）中，然后低溫下滴加氯化亞，該方法條件溫和，操作方便，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)率高，特別適用于氨基酸的酯化，且由于該反應(yīng)低級(jí)醇過(guò)量，一般不影響酸中的醇羥基。
此外，氯化亞砜與DMF組成的Vilsmeier-Haack型配位化合物可以用于具位阻醇的酯化。Kaul等采用該試劑活化羧基使各種伯醇包括具有位阻的醇和多元醇進(jìn)行酯化，收率近定量。
Steglich酯化反應(yīng)
羧酸與醇在DCC和少量4-二甲氨基吡啶的存在下酯化。這種方法尤其適用于叔醇的酯化反應(yīng)。DCC是反應(yīng)中的失水劑，DMAP則是常用的酯化反應(yīng)催化劑。
山口酯化
2,4,6-三氯苯甲酰氯與羧酸底物作用生成混酐使羧酸活化，繼而與醇順利作用成酯。DMAP為酯化的催化劑。
典型應(yīng)用
乙醇和乙酸（俗名食用醋酸）進(jìn)行酯化生成具有芳香氣味的乙酸乙酯，是制造染料和醫(yī)藥的原料。在某些菜肴烹調(diào)過(guò)程中，如果同時(shí)加醋和酒，也會(huì)進(jìn)行部分酯化反應(yīng)，生成芳香酯，使菜肴的味道更鮮美。如果要使反應(yīng)達(dá)到工業(yè)要求，需要以硫酸作為催化劑，硫酸同時(shí)吸收反應(yīng)過(guò)程生成的水，以使酯化反應(yīng)更徹底。
甲醇和對(duì)苯二甲酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，會(huì)生成對(duì)苯二甲酸二甲酯，而對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，可以生成聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，即滌綸、正辛醇和對(duì)苯二甲酸可以合成塑化劑對(duì)苯二甲酸二辛酯。
醇類和無(wú)機(jī)酸也能進(jìn)行酯化反應(yīng)，例如甲醇和硫酸反應(yīng)生成硫酸甲酯，是一種甲基化試劑，可以為糖類引入甲基。
參考資料 >
燉魚小竅門是真是假？酯化反應(yīng)為你解惑.人民網(wǎng)-科普中國(guó).2023-12-26