Veresterung / Säurekatalysiert
Hallo,
angenommen ich habe eine Carbonsäure + einen Alkohol und verestere diesen.
R-COOH + R'-OH --> R-COO-R' + H20
Wenn es mit H2SO4 Säurekatalysiert ist, wieso reagiert dann die Schwefelsäure nicht mit ? und wird verestert? Ist ja auch nh Säure.
Danke im Voraus
4 Antworten
Du gibst Dir die Antwort selbst: Säure*katalysiert.
Ein Katalysator nimmt zwar in irgendeiner Form an der Reaktion teil, kommt aber am Ende wieder neu heraus. Daher taucht er nicht in der Reaktionsgleichung auf.
Stell Dir irgendeine Reaktion vor, A + B ⟶ C + D
Nun reagieren aber A und B sehr langsam miteinander. Es gibt aber einen Katalysator K, der mit A sofort ein neues Molekül AK bildet A + K ⟶ AK
Dieses AK reagiert dann rasch mit B, z.B. nach AK + B ⟶ CK + B
Und CK zerfällt wieder flott zu C + K.
Jedes Molekül K reicht im Prinzip aus, um eine große Anzahl der anderen Moleküle umzusetzen. Deshalb braucht man von einem Katalysator nur eine kleine Menge, und am Ende ist immer noch alles davon da.
Bei der Veresterung ist es so, daß die Schwefelsäure ein H+ an die Säure abgibt und dann natürlich als Hydrogensulfat übrigbleibt. Das H+ wandert an den Sauerstoff der C=O-Gruppe. In dieser Form reagiert die Säure sehr rasch mit dem Alkohol und bildet in ein paar Zwischenschritten so etwas wie einen protonierten Ester, der sein überschüssiges H+ and das Hydrogensulfat „zurückgibt“. Und dann geht die Schwefelsäure in eine neue Runde.
Es gibt zahlreiche Ester der Schwefelsäure, die man u.a. erhält, wenn man Schwefelsäure bei bestimmten Bedingungen mit einem Alkohol zur Reaktion bringt.
Im Fall Deiner Frage sind es die Protonen der Schwefelsäure, welche hier katalytisch wirken. Zudem ist die konzentrierte Schwefelsäure als stark wasseranziehendes Mittel imstande das als Nebenprodukt entstehende Wasser zu binden und so aus dem Gleichgewicht zu entfernen.
Wenn sich die Schwefelsäure verdünnt entfällt natürlich dieser Effekt. Die Störung des Estergleichgewichts erfolgt sowieso hauptsächlich durch die Abdestillation des Esters.
Achso ok, aber ich meine wenn ich eine Carbonsäure habe, die mit einem Alkohol verestert wird.. und ich schwefelsäure nur als kataysator benutze ? wieso reagiert sie dann nicht mit?
Also hauptsächlich möchte man ja dann seine Wunschsäure sag ich jetzt mal benutzen und benutzt dann h2so4 als katalysator? und an dieser stelle.. wieso reagiert diese nicht ?
Der eigentliche Grund hierfür ist wohl im Mechanismus der Reaktion zu finden. Allgemein gesagt greift der partiell negativ geladene Sauerstoff die partiell positiv geladene Carbonylfunktion der Säure an.
Was passiert bei Zugabe von geringen Mengen Schwefelsäure? Schwefelsäure ist eine sehr starke Säure und dissoziiert leicht. Das Proton wird leicht von der Oxogruppe aufgenommen, sodass aus unsere Carbonsäure ein Carbokation mit zwei Hydroxygruppen geworden ist. Dieses positiv geladene Zentrum wird nun noch schneller vom Alkohol angegriffen. (Dieser Mechanismus ist leicht unter Fischerveresterung zu finden).
Natürlich wird der partiell negative Sauerstoff des Alkohols nicht das negativ geladene Hydrogensulfatanion (welches vorwiegend vorliegt) angreifen! Dies verhindern die Coulombkräfte. Zudem erschweren vier Sauerstoffatome am Schwefel das Eindringen des Alkohols enorm. Wohingegen die Carbonsäure nur drei Substituenten trägt und leicht in einem dafür geeignetem Winkel von 107° angegriffen werden kann.
Und da jede Carbonsäure immer eine schwächere Säure ist als die Schwefelsäure wird die Carbonsäure nicht die Schwefelsäure protonieren, sodass ein Schwefelsäureester entsteht.
Schwefelsäureester werden technisch direkt durch die Addition eines Alkohols ein Schwefeltrioxid erzeugt.
Zusammenfassend: Die Veresterung hängt nur von der Abstufung der Azidität der Säuren ab. Das hat nichts mit dem wasserziehenden Charakter der Schwefelsäure zu tun. Es hat nichts mit der Gleichgewichtseinstellung (durch Destillation, ect.) zutun. Und der Schwefelsäureester wird auch nicht in geringen Mengen entstehen… sonst wäre ja das Prinzip eines Katalysators Schrott.
Die Schwefelsäure reagiert ebenfalls mit dem Alkohol zum Schwefelsäureester, allerdings nur im geringerem Maße.
Ethyl sulfate can be produced in a laboratory setting by reacting ethanol with sulfuric acid under a gentle boil, while keeping the reaction below 140 °C. The sulfuric acid must be added dropwise or the reaction must be actively cooled because the reaction itself is highly exothermic.
CH3CH2OH + H2SO4 → CH3-CH2-O-SO3H + H2O If the temperature exceeds 140 °C, the ethyl sulfate product tends to react with residual ethanol starting material, producing diethyl ether. If the temperature exceeds 170 °C in a considerable excess of sulfuric acid, the ethyl sulfate breaks down into ethylene and sulfuric acid.[10][11]
en.m.wikipedia.org/wiki/Ethyl_sulfate
Nein. Selbst bei Ethanol in konzentrierter Schwefelsäure entseht Diethylether und kein Schwefelsäureethylester (saure Veretherung).
Es wird bei der Fischerveresterung extra Schwefelsäure als Katalysator gewählt, da eben dies nicht passiert.