酯化反应的过程是“酸脱羟基，醇脱氢”吗？

2015-10-07 21:42阅读：

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酯化反应的过程是“酸脱羟基，醇脱氢”吗？

西安市第89中学董啸
高中化学教材中以“含¹⁸O的乙醇跟乙酸作用,生成的乙酸乙酯分子里含有¹⁸O原子”为理论依据指出,酯化反应的一般过程是：羧酸分子中羧基上的羟基跟醇分子里羟基中的氢原子结合成水，其余部分互相结合成酯。

据此，许多人都将酯化反应的过程概括为：酸脱羟基，醇脱氢（相互结合形成水,剩余部分结合成酯）。
教材中利用示踪原子¹⁸O分析，得出酯化反应过程中醇脱氢的结论无疑是非常准确的，但是对于“酸脱羟基”却未用¹⁸O分析而直接得出结论。那么，酯化反应的实际情况是“酸脱羟基”吗？。对此,笔者通过查阅文献资料，对酯化反应的反应历程进行了深入分析,得出了一些不同的看法,愿与各位商榷。
在以酸做催化剂的酯化反应的历程为：首先是羧酸分子中的羰基

质子化，使羰基碳原子带有更多的正电荷，然后再与醇发生亲核加成，接着进行质子转移，并先后脱去水和质子，最后得到酯。酯化反应的历程可表示如下：

质子转移

从以上反应历程可以清楚的看到，质子转移的方式有两种。在酯化反应中，大多数情况下（除叔醇的酯化反应之外），羧酸中的羟基虽然参加了反应，但由反应历程无法直接判断其在反应中的变化。为了搞清楚这一问题，可用¹⁸O分别标记羧基中的两个氧原子，则反应历程可分别表示为以下形式：
（1）用¹⁸O标记羰基氧原子
①第一种质子转移方式

反应的化学方程式为：

②第二种质子转移方式

用化学方程式表示为：

（2）用¹⁸O标记羟基氧原子
①第一种质子转移方式

用化学方程式表示为：

②第二种质子转移方式

用化学方程式表示为：

由以上反应历程和四个反应方程式可以清楚的看到，酸和醇发生酯化反应时，由于质子转移的方式有两种，导致反应中生成水的方式也有两种：一种是羧酸分子中羧基中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合成水（即：酸脱羟基，醇脱氢）；另一种是羧酸分子中羰基上的氧原子、羟基上的氢原子跟醇分子羟基上的氢原子结合成水。由此可见，一般酯化反应中生成的水中的氧原子虽然不是来自醇，但也不一定是全部来自羧酸中的羟基，因而将酯化反应的过程理解为“酸脱羟基，醇脱氢”是不妥当的。
综上所述，笔者认为酯化反应的过程可简单的理解为：羧酸分子中羧基上的氢原子和其中一个氧原子跟醇分子中羟基上的氢原子结合成水，其余部分相互结合成酯。因此，建议教材对这一问题做适当说明，这样既可防止使问题复杂化，也可避免犯科学性错误，同时还可以避免学生误解。

致谢：本文承蒙美国密西根大学范文哲博士和中科院有机化学研究所康经武研究员的热情指导和大力支持在此深表感谢。

参考文献
[1] 人民教育出版社化学室编，高中化学教学参考书，人民教育出版社，1995：226、227、258、259。
[2] 王运武主编，有机化学，高等教育出版社，1988：300～308。
[3] http://www.chemguide.co.uk/physical/catalysis/esterify. html

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