Transesterificación

La transesterificación es el proceso de intercambio del grupo funcional orgánico R″ de un éster con el grupo orgánico R' de un alcohol. Estas reacciones a menudo se catalizan mediante la adición de un catalizador ácido o básico. La reacción también se puede lograr con la ayuda de otras enzimas, particularmente lipasas (un ejemplo es la lipasa E.C.3.1.1.3).

Transesterification: alcohol + ester → diferentes alcohol + diferente éster

Los ácidos fuertes catalizan la reacción al donar un protón al grupo carbonilo, lo que lo convierte en un electrófilo más potente, mientras que las bases catalizan la reacción al eliminar un protón del alcohol, lo que lo hace más nucleófilo. Si el alcohol producido por la reacción se puede separar de los reactivos por destilación, esto impulsará el equilibrio hacia los productos, lo que significa que se pueden obtener ésteres con grupos alcoxi más grandes a partir de ésteres metílicos o etílicos de alta pureza calentando la mezcla de éster. ácido/base y alcohol grande.

Mecanismo

En el mecanismo de transesterificación, el carbono carbonílico del éster inicial reacciona para dar un intermedio tetraédrico, que vuelve al material inicial o procede al producto transesterificado (RCOOR²). Las diversas especies existen en equilibrio y la distribución del producto depende de las energías relativas del reactivo y el producto. Dependiendo de las condiciones de reacción, también se producirá la hidrólisis y/o la esterificación del éster, lo que da como resultado que esté presente alguna cantidad de ácido carboxílico libre.

Aplicaciones

Producción de poliéster

La aplicación de transesterificación a mayor escala se encuentra en la síntesis de poliésteres. En esta aplicación, los diésteres se transesterifican con dioles para formar macromoléculas. Por ejemplo, el tereftalato de dimetilo y el etilenglicol reaccionan para formar tereftalato de polietileno y metanol, que se evapora para impulsar la reacción.

Metanólisis y producción de biodiésel

La reacción inversa, la metanólisis, también es un ejemplo de transesterificación. Este proceso se ha utilizado para reciclar poliésteres en monómeros individuales (ver reciclaje de plástico). También se utiliza para convertir las grasas (triglicéridos) en biodiesel. Esta conversión fue uno de los primeros usos. El aceite vegetal transesterificado (biodiesel) se usaba para impulsar vehículos pesados en Sudáfrica antes de la Segunda Guerra Mundial.

Colgate lo patentó en los EE. UU. en la década de 1950, aunque es posible que la transesterificación de biolípidos se haya descubierto mucho antes. En la década de 1940, los investigadores buscaban un método para producir glicerol más fácilmente, que se utilizó para producir explosivos para la Segunda Guerra Mundial. Muchos de los métodos utilizados hoy en día por los productores tienen su origen en la investigación original de la década de 1940.

Investigadores japoneses también han demostrado recientemente que la transesterificación de biolípidos es posible utilizando una metodología de metanol supercrítico, en la que se utilizan recipientes de alta temperatura y alta presión para catalizar físicamente la reacción de biolípidos/metanol en ésteres metílicos de ácidos grasos.

Procesamiento de grasa

La interesterificación de grasas se utiliza en la industria alimentaria para reorganizar los ácidos grasos de los triglicéridos en grasas comestibles y aceites vegetales. Por ejemplo, una grasa sólida con ácidos grasos en su mayoría saturados puede transesterificarse con un aceite vegetal que tenga un alto contenido de ácidos insaturados, para producir una grasa semisólida untable cuyas moléculas tengan una mezcla de ambos tipos de ácidos.

Síntesis

La transesterificación se utiliza para sintetizar derivados de enol, que son difíciles de preparar por otros medios. El acetato de vinilo, que está disponible a bajo precio, se somete a transesterificación, lo que da acceso a los éteres de vinilo:

ROH + AcOCH=CH
₂ restablecimiento ROCH=CH
₂ + AcOH

La reacción puede efectuarse con alta enantioselectividad cuando está mediada por una lipasa.