13.11: Ácidos Carboxílicos em Ésteres: Visão Geral da Esterificação Catalisada por Ácido (Fischer)

A reação de esterificação de Fischer foi desenvolvida pelo químico alemão Emil Fischer em 1895. É uma reação de condensação entre ácidos carboxílicos e álcoois em meio ácido para formar ésteres e água.

Os ácidos carboxílicos com funcionalidade hidroxílica sofrem esterificação intramolecular de Fischer para formar lactonas. As lactonas cíclicas de cinco e seis membros são formadas espontaneamente.

A velocidade de reação de esterificação de Fischer depende muito de fatores estéricos. Os álcoois primários reagem mais rapidamente com os ácidos carboxílicos para formar ésteres, enquanto os álcoois terciários passam por esterificação de Fischer a uma velocidade mais lenta, formando subprodutos de alcenos.

A esterificação de Fischer é uma reação inerentemente lenta com um valor baixo de constante de equilíbrio e nunca atinge a completude. Durante a reação, sempre se estabelece um equilíbrio entre o reagente e o produto. Consequentemente, traços de ácido que não reagiu estão sempre presentes juntamente com o éster produzido. Utilizar o excesso de álcool como solvente direciona o equilíbrio para o produto, segundo o princípio de Le Chatelier. Alternativamente, a remoção da água da mistura reacional usando um destilador Dean-Stark também pode levar a reação à completude.

O tratamento de ácidos carboxílicos com álcool em condições acidificadas produz ésteres como produto. Essa reação de condensação catalisada por ácido é chamada de esterificação de Fischer - em homenagem ao químico alemão Emil Fischer.

Catalisadores como HCl e H₂SO₄ protona o grupo carbonila do ácido carboxílico para estimular o ataque nucleofílico do álcool.

Os hidroxiácidos, ou seja, os ácidos que carregam o grupo –OH na posição γ ou δ, sofrem esterificação intramolecular para formar lactonas de anel de cinco e seis membros.

Observe que tanto o ácido quanto o álcool estão em equilíbrio com o produto. Assim, aplicando o princípio de Le-Chatelier, o uso de excesso de álcool como solvente ou a remoção contínua de água impulsiona o equilíbrio para a direita, aumentando o rendimento do éster.

A reação também é influenciada por fatores estéricos, e a presença de grupos volumosos no ácido ou álcool retarda a taxa de reação. Assim, os álcoois primários - com o menor impedimento estérico - são preferidos aos fenol ou álcoois terciários volumosos que sofrem eliminação.