13.11: Acides carboxyliques en esters : aperçu de l'estérification catalysée par un acide (Fischer)

La réaction d'estérification Fischer a été développée par le chimiste allemand Emil Fischer en 1895. Il s'agit d'une réaction de condensation entre des acides carboxyliques et des alcools en milieu acide pour donner des esters et de l'eau.

Les acides carboxyliques hydroxy-fonctionnalisés subissent une estérification intramoléculaire de Fischer pour former des lactones. Les lactones cycliques à cinq et six chaînons se forment spontanément.

La vitesse de réaction de l'estérification Fischer dépend fortement de facteurs stériques. Les alcools primaires réagissent le plus rapidement avec les acides carboxyliques pour former des esters, tandis que les alcools tertiaires subissent une estérification de Fischer à un rythme plus lent, formant des sous-produits alcènes.

L'estérification de Fischer est une réaction intrinsèquement lente avec une faible valeur de constante d'équilibre et n'atteint jamais son achèvement. Lors de la réaction, un équilibre s'établit toujours entre le réactif et le produit. Par conséquent, des traces d’acide n’ayant pas réagi sont toujours présentes avec l’ester produit. L'utilisation d'un excès d'alcool comme solvant oriente l'équilibre vers le produit, selon le principe de Le Chatelier. Alternativement, l’élimination de l’eau du mélange réactionnel à l’aide d’un piège Dean-Stark peut également mener la réaction à son terme.

Le traitement des acides carboxyliques avec de l’alcool dans des conditions acidifiées produit des esters comme produit. Une telle réaction de condensation catalysée par l’acide est appelée estérification de Fischer, du nom du chimiste allemand Emil Fischer.

Les catalyseurs comme HCl et H₂SO₄ protonent le groupe carbonyle de l’acide carboxylique pour favoriser l’attaque nucléophile par l’alcool.

Les acides hydroxylés, c’est-à-dire les acides portant le groupe -OH en position γ ou δ, subissent une estérification intramoléculaire pour former des lactones à cinq et six chaînons.

Notez que l’acide et l’alcool sont en équilibre avec le produit. Ainsi, en appliquant le principe de Le-Chatelier, l'utilisation d'un excès d'alcool comme solvant ou l'élimination continue de l'eau conduit l'équilibre vers la droite, augmentant ainsi le rendement de l'ester.

La réaction est également influencée par des facteurs stériques, et la présence de groupes volumineux sur l’acide ou l’alcool retarde la vitesse de réaction. Ainsi, les alcools primaires, avec le moins d’entraves stériques, sont préférés aux alcools phénoliques ou tertiaires encombrants qui subissent une élimination.