13.11: Ácidos carboxílicos a ésteres: descripción general de la esterificación catalizada por ácido (Fischer)

La reacción de esterificación de Fischer fue desarrollada por el químico alemán Emil Fischer en 1895. Es una reacción de condensación entre ácidos carboxílicos y alcoholes en un medio ácido para dar ésteres y agua.

Los ácidos carboxílicos hidroxifuncionalizados se someten a esterificación de Fischer intramolecular para formar lactonas. Las lactonas cíclicas de cinco y seis miembros se forman de forma espontánea.

La velocidad de reacción de la esterificación de Fischer depende en gran medida de factores estéricos. Los alcoholes primarios reaccionan más rápidamente con los ácidos carboxílicos para formar ésteres, mientras que los alcoholes terciarios se someten a la esterificación de Fischer a un ritmo más lento, formando subproductos alquenos.

La esterificación de Fischer es una reacción inherentemente lenta con un valor constante de equilibrio bajo y nunca llega a completarse. Durante la reacción siempre se establece un equilibrio entre el reactivo y el producto. Por consiguiente, junto con el éster del producto siempre están presentes trazas de ácido sin reaccionar. La utilización de un exceso de alcohol como disolvente dirige el equilibrio hacia el producto, según el principio de Le Chatelier. Alternativamente, eliminar el agua de la mezcla de reacción usando una trampa Dean-Stark también puede completar la reacción.

El tratamiento de los ácidos carboxílicos con alcohol en condiciones acidificadas produce ésteres como producto. Esta reacción de condensación catalizada por ácido se denomina esterificación de Fischer, en honor al químico alemán Emil Fischer.

Catalizadores como el HCl y el_H2,_SO4, protonan el grupo carbonilo del ácido carboxílico para favorecer el ataque nucleofílico del alcohol.

Los hidroxiácidos, es decir, los ácidos que llevan el grupo –OH en la posición γ o δ, se someten a una esterificación intramolecular para formar lactonas de cinco y seis miembros.

Observe que tanto el ácido como el alcohol están en equilibrio con el producto. Así, aplicando el principio de Le-Chatelier, el uso del exceso de alcohol como disolvente o la eliminación continua de agua impulsa el equilibrio hacia la derecha, aumentando el rendimiento del éster.

La reacción también está influenciada por factores estéricos, y la presencia de grupos voluminosos en el ácido o el alcohol retarda la velocidad de reacción. Por lo tanto, los alcoholes primarios, con el menor obstáculo estérico, son preferibles a los alcoholes fenoles o terciarios voluminosos que se someten a eliminación.