Estérification

Définition

L'estérification est un processus par lequel un ester est synthétisé. Un ester est un composé formellement dérivé de la réaction chimique entre un acide carboxylique et un alcool. Au sens classique, l'estérification est la réaction d'un acide carboxylique avec un alcool pour former un ester carboxylique lors d'une déshydratation.

L'estérification de Fischer :

La réaction d'estérification est une réaction d'équilibre et de condensation dans laquelle un alcool ou un phénol réagit avec un acide carboxylique (ou un acide inorganique) pour former un ester et de l'eau H2O.

Explications

Lorsqu'on parle d'esters, il est fait référence aux acides-alcools, aux esters d'acides carboxyliques, substances dont la structure est R-COOR ', où R et R' sont des groupes alkyle. Cependant, des esters de pratiquement tous les oxyacides inorganiques peuvent être formés en principe. Par exemple, les esters carboniques sont dérivés d'acide carbonique et les esters phosphoriques, qui ont une grande importance en biochimie, proviennent de l'acide phosphorique.

✅ Voir aussi : l'acétylation, l'acylation, l'hydrolyse, la saponification, la transestérification.

Productions d'esters

L'industrie chimique produit de grandes quantités d'esters. Les esters de glycérol, l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, le phtalate de dibutyle, l'acétate de cellulose, le xanthogénate de cellulose, le trinitrate de glycéryle, l'acétate de vinyle et le nitrate de cellulose revêtent une importance particulière.

Le méthylsalicylate est un ester utilisé principalement comme agent aromatisant et qui présente l'avantage d'être absorbé par la peau. Une fois absorbé, le méthyl salicylate peut être hydrolysé en acide salicylique, qui agit comme un analgésique. Ce produit peut être extrait de diverses plantes médicinales.

L'acide acétylsalicylique ou aspirine, comme on l'appelle dans le commerce, est le plus populaire des médicaments synthétiques, en raison de son action analgésique, antipyrétique, anti-inflammatoire et antirhumatismale, et pour son utilisation dans la prévention et le traitement de l'infarctus aigu du myocarde, de son faible coût.

La benzocaïne ou p-aminobenzoate d'éthyle est un anesthésique local, utilisé comme analgésique, également obtenu par estérification.

Les plastiques tels que le polyéthylène téréphtalate (PET) sont un exemple de polymère obtenu par un procédé d'estérification.

Chimie de la structure

Compte tenu de l'importance des esters, de nombreux procédés ont été développés pour obtenir des esters. Le plus courant est le chauffage d'un mélange de l'alcool et de l'acide correspondant en présence de quantités catalytiques d'acide sulfurique, en utilisant le réactif le plus économique en excès pour augmenter le rendement de la réaction (estérification de Fischer-Speier). Dans ce cas, l'acide sulfurique sert à la fois de catalyseur et de substance hygroscopique qui absorbe l'eau formée lors de la réaction (il est parfois remplacé par de l'acide phosphorique concentré). En général, ce procédé nécessite des températures élevées et des temps de réaction longs, présentant ainsi des inconvénients; L'alcool peut subir des réactions d'élimination en formant une estérification avec l'acide sulfurique lui-même ou la formation de l'éther symétrique correspondant. De la même manière, l'acide organique que l'on veut estérifier peut subir une décarboxylation.

Pour cette raison, des dérivés d'acide plus actifs sont souvent utilisés. Dans la synthèse de l'acide acétylsalicylique par exemple (l'ester situé entre le groupe hydroxyle de l'acide salicylique et l'acide acétique) est basé sur l'anhydride acétique et l'acide salicylique. Une molécule d'acide acétique facilement séparable du produit est libérée.

Un autre procédé est l'utilisation de chlorure d'acide (R-COCl) (variante d'Einhorn) et d'alcool en présence de pyridine. Dans ce cas, de l'acide chlorhydrique est libéré, qui réagit directement avec la pyridine dans le milieu pour donner le chlorhydrate de pyridine. Les conditions de cette réaction sont très douces puisqu'elles ne nécessitent pas la présence d'acides ou de bases forts et peuvent être effectuées à température ambiante ou même plus basse. Cela permet la synthèse de composés en présence de groupes fonctionnels très sensibles.

Les procédés de transestérification sont également utilisés lorsqu'un ester est mis à réagir avec un alcool en présence d'un catalyseur tel que le tétrachlorure de germanium, un autre acide de Lewis ou des traces de base. L'alcool précédemment lié est libéré sous forme d'ester. Ce procédé est utilisé industriellement, en particulier dans la production de PET (polyéthylène téréphtalate), une matière plastique transparente utilisée par exemple pour la fabrication de bouteilles de boisson.

Il existe encore des procédés mineurs tels que l'ajout d'un acide à une oléfine, etc., qui forment également des esters.

Mécanisme chimique

La réaction de l'estérification passe par une attaque nucléophile de l'oxygène d'une molécule de l'alcool sur le carbone du groupe carboxylique. Le proton migre vers le groupe hydroxyle de l'acide qui est ensuite éliminé sous forme d'eau. Le rôle du catalyseur est d'accroître l'activité carbonyle (charge positive partielle sur l'atome de carbone) par la protonation de l'un des oxygènes acides. La même chose peut être obtenue en utilisant plus de dérivés d'acides actifs tels que des halogénures ou des anhydrides.

Propriétés des esters

L'ester est généralement traité avec des substances incolores et hydrophobes (ne pas mélanger avec de l'eau). Les esters de bas poids moléculaire ont généralement une odeur caractéristique. Beaucoup d'arômes naturels de plantes sont des esters et d'autres synthétiques sont utilisés comme arômes artificiels (l'acétate d'isoamyle a un goût de banane, tandis que l'hexanoate d'allyle a un goût d'ananas).

Les esters ont des propriétés en tant que solvants et sont souvent utilisés tels quels (acétate d'éthyle).

En rapport avec "estérification"

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