Meddelande

Du befinner dig just nu på en äldre version av Pluggakuten, gamla.pluggakuten.se. Nya Pluggakuten lanserades den 6 februari 2017 och du finner forumet på www.pluggakuten.se.

På gamla.pluggakuten.se kan du fortfarande läsa frågorna och svaren som ställts, men du kan inte skapa ett nytt konto eller nya trådar. Är du redan medlem kan du däremot fortfarande logga in och svara i befintliga trådar. Nya frågor och nytt konto skapar du på det nya forumet, välkommen dit!

[HSK]Estersyntes

Hevi
Medlem

Offline

Registrerad: 2011-09-17
Inlägg: 139

[HSK]Estersyntes

Hej! Jag hoppas att det inte blir så förvirrande om jag slänger in mig i tredje steget av mekanismen för estersyntes. Jag har bifogat bild också ifall det skulle vara oklart

I det steget där den andra intermediären bildas och kan klassas som det tredje steget så ser jag här i mina anteckningar och ni på bilden, att en vattenmolekyl håller på att avgå i samband med att OH deprotoneras och med hjälp av sina elektroner får vattenmolekylen att avgå som lämnande grupp

Men om vatten är en av slutproduktern i en estersyntes, var får man vattnet ifrån som deprotonerar OH? Tillsätter man vatten i reaktionen och återbildar det sen? Är det så enkelt eller har jag rört ihop det?

Bild: http://i65.tinypic.com/2vkbuye.jpg

 
Smaragdalena
Medlem

Offline

Registrerad: 2012-02-02
Inlägg: 14676

Re: [HSK]Estersyntes

Menar du en Fischer-estrifiering i sur miljö?
https://en.wikipedia.org/wiki/Fischer%E … rification


Syreatomen i vattenmolekylen har suttit i syramolekylen från början.

 
Hevi
Medlem

Offline

Registrerad: 2011-09-17
Inlägg: 139

Re: [HSK]Estersyntes

Jag är inte helt hundra på vad du menar men från början har vi en karboxylsyra vars syre på karbonylkolet reagerar med H från HCl, och sedan blir mer lämplig som elektrofil och kan genomgå nukleofil subsitution med en alkoholmolekyl. Alkoholen som sitter fast på molekylen kommer att donera ett väte till karboxylsyrans OH grupp och vi kommer till steget som visas på bilden. Sen förstår jag inte hur  vattnet kommer in i reaktionen som attackerar H:et på OH

Hoppas du förstår hur jag menar

Senast redigerat av Hevi (2016-07-28 17:42)

 
oggih
F.d. moderator

Offline

Registrerad: 2008-02-29
Inlägg: 6287

Re: [HSK]Estersyntes

Bra och insiktsfull fråga!

Jag tycker helt klart det är dumt av läroboken att skriva det som att en vattenmolekyl snor vätejonen i sista steget i esterfieringen.

Det vore mycket elegantare att låta den korresponderande basen till syrakatalysatorn (exv. en kloridjon, om HCl används) agerar bas. Gör man det så går mekanismen ihop fullständigt; katalysatorn återbildas och produkterna blir endast ester plus vatten! smile

En utmärkt genomgång av mekanismen, där de ritar upp det just så som jag föreslår (plus att de delar upp det i lite fler steg, vilket också är bra) finns på den här sidan:
http://www.chemguide.co.uk/physical/cat … erify.html

* * *

Djävulens advokat skulle kanske lägga fram följande invändningar som försvar för bokens författare:

(1) Man har väl vatten som lösningsmedel? Då är det väl okej att låta extra vattenmolekyler delta vid reaktionen?

Det är sant att man kan låta lösningsmedlet delta när man föreslår en reaktionsmekanism. Men när man kör fischer-esterfieringen har man verkligen inte vatten som lösningsmedel. Esterbildningen är nämligen reversibel,

   Karboxylsyra + Alkohol <=> Ester + H2O,

med en ganska liten jämviktkonstant (K≈4). Har man vatten som lösningsmedel får man ett stort värde på [H2O] (säkert runt 50 mol/dm3) och det blir det omöjligt att lyckas bildas några vidare stora mängder ester. Tänk Le Chateliers princip!

I stället använder man gärna något som definitivt inte kommer att störa reaktionen som lösningsmedel, t.ex. toluen.

(2) Men det bildas ju vatten under reaktionen gång! Så om man låter reaktionen gå ett tag borde det ju till slut finnas en del vattenmolekyler närvarande i lösningen, och då är det väl möjligt att extra vattenmolekyler faktiskt deltar vid reaktionen?

Det ligger något i det, men en bra mekanism ska ju kunna förklara hur reaktionen kommer igång också, och inte enbart hur den går till på slutet.

Och återigen, för att undvika problem med Herr Le Chatelier, så ser man normalt till att använda något smart trick för att bli av med det vatten som bildas under reaktionen. (Använder man toluen som lösningsmedel kan man utnyttja att vattnet, som har högre densitet än toluen, sjunker till botten.) Så även mot slutet av reaktionen borde det finnas ytterst lite vatten i lösningen.

* * *

Summa summarum: Det är inte bara förvirrande att ha med extra vatten i mekanismen, det är dessutom missvisande eftersom en proffsig kemist normalt ser till att att hålla reaktionen så vattenfri som det bara går för att maxa sitt utbyte.

* * *

En sista liten anmärkning. Du skrev att HCl används som syrakatalysator. Det skulle jag gissa är mycket ovanligt för just esterfieringar. I stället används gärna svavelsyra (som på sidan jag länkade till ovan) eller svavelssyras organiska släkting para-toluensulfonsyra, eller någon lewissyra i stil med FeCl3. Fundera gärna på vad HCl har för enorm nackdel jämfört med dessa alternativ?

Senast redigerat av oggih (2016-07-29 01:39)


Svarar inte på uppgiftsfrågor via PM.
Naturvetenskap.org, gratis information inom matematik, fysik, kemi och biologi.
För högstadie-/gymnasieelever: sommarforskning och vetenskapstävlingar.
 
Hevi
Medlem

Offline

Registrerad: 2011-09-17
Inlägg: 139

Re: [HSK]Estersyntes

Riktigt bra svar, du besvarade till och med frågor som dök upp senare, härligt! Väldigt nöjd, mycket mer förståeligt nu. Jag visste att jag inte var helt dum i huvudet hehe

men en sak som jag måste fråga dig, du säger att fischer-esterfiering är reversibel, innebär fischer-esterfiering att det sker i sur miljö? för basisk hydrolys av en ester är irreversibel i sista steget. Jag hade kunnat googla det också men det är kul att dela med sig av sina funderingar.

Hursomhelst så ser processen från föreläsarens powerpoint ut  (Se bild):


http://i65.tinypic.com/1tk20w.jpg

Senast redigerat av Hevi (2016-07-29 02:16)

 
oggih
F.d. moderator

Offline

Registrerad: 2008-02-29
Inlägg: 6287

Re: [HSK]Estersyntes

Är inte helt säker på vad din fråga är här, men skriver lite saker som kanske lyckas klargöra något. Fråga igen om det fortfarande är något esterrelaterat som är oklart, så försöker jag eller någon annan här förklara det också :)

* * *

Först en kommentar om föreläsarens powerpoint. Det hen har ritat upp där skulle kanske kunna ses som en vettig mekanism för reaktionen

   LaTeX ekvation

även om det fortfarande är mycket störigt att en extra vattenmolekyl deltar innan det har hunnit bildas något vatten.

Men vi vill ju ha mekanismen för

   LaTeX ekvation

och då måste man ju se till att HCl återbildas innan reaktionen är slut. Så, jag vidhåller att det är ett förvirrande sätt att rita mekanismen. Chemguide som jag länkade till tidigare gör ett mycket bättre jobb!

* * *
   
Men okej, Fischer-esterfiering innebär alltså att man låter alkoholen reagera direkt med karboxylsyran, tillsammans med en syrakatalysator. Och ja, Fischer-esterfiering är mycket riktigt en reversibel reaktion, med en jämviktskontant nära 1 (oftast runt 4),

Eftersom Fischer-esterfiering är reversibel kan man givetvis få den att gå baklänges. Då tar man estern och gör precis det som man inte ville göra vid estersyntes: tillsätter massa vatten. (Samt syrakatalysator förstås.) Då tvingas reaktionen

   Syra + Alkohol <=> Ester + Vatten

enligt Le Chateliers princip att gå baklänges, så att karboxylsyran och alkoholen bildas. Detta kallas sur esterhydrolys.

Om man inte vill vräka på ett stort överskott av vatten finns även alternativet att göra en basisk esterhydrolys. Då räcker det i princip att sätta till en stökiometrisk mängd natriumhydroxid (även om man i praktiken oftast har ett litet överskott). Det som händer då är att man, genom ett gäng reversibla reaktionssteg, kommer fram till en blandning av en karboxylsyra och en alkoxidjon (den mycket starka korresponderande basen till en alkohol).

Detta är en blandning av en helt okej syra (pKa ~5) och en mycket stark bas (pKb ~ -2), som inte kan motstå att reagera med varandra, utan kommer göra det i ett irreversibelt reaktionssteg med en jämviktskonstant av storleksordningen 10^11 (!!):

http://chemistry2.csudh.edu/rpendarvis/CarbAcidEq.GIF
(Bild från CSUDH.)

Detta förskjuter, enligt Le Chateliers princip, alla de reversibla reaktionsstegen från esterfieringshållet och mot hydrolyshållet, och vi får så gott som fullständig reaktion utan att behöva tillsätta ett överskott av någon av reaktanterna.

* * *

Sammanfattning: Fischers esterfiering är reversibel. Därför går Fischers reaktionsbetingelser att använda båda för att skapa en ester och för att hydrolysera den, genom att antingen ta bort eller tillsätta vatten.

Basisk esterhydrolys har en liknande mekanism som hydrolys på Fischersättet, men innehåller ett sista reaktionssteg med skyhög jämviktskonstant, där en syra reagerar med en stark bas, vilket får hela reaktionen att bli irreversibel. Basiska betingelser går därmed endast att använda om man vill hydrolysera en ester; du kan i princip omöjligen bilda en ester under basiska betingelser.

Senast redigerat av oggih (2016-12-27 07:52)


Svarar inte på uppgiftsfrågor via PM.
Naturvetenskap.org, gratis information inom matematik, fysik, kemi och biologi.
För högstadie-/gymnasieelever: sommarforskning och vetenskapstävlingar.
 
Hevi
Medlem

Offline

Registrerad: 2011-09-17
Inlägg: 139

Re: [HSK]Estersyntes

Förstår. Det borde då vara mer gynnsamt med en basisk hydrolys av en ester om man vill att reaktionen ska gå snabbt och ta slut snabbt

Tack så mycket för hjälpen! Jag håller med om att det är dumt att lägga in en vattenmolekyl innan vattnet bildas, jättekonstigt faktiskt. Jag ska titta på länken du skickade.

Trevlig helg!

 


Sidfot

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson

Powered by Mattecentrum
 |  Denna sida använder cookies |  Kontakta oss |  Feedback |