Page 727 - ตำราเคมีอินทรีย์ [Jadsada Ratniyom]

เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.) 699

กลไกการเกิดปฏิกิริยา Fisher เอสเทอริฟิเคชัน (แสดงในภาพที่ 12.12) จะเกี่ยวข้อง
กับขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาหลัก ๆ สองขั้นตอนคือการเติมนิวคลีโอไฟล์ (R'OH) และการขจัด leaving
group ออก ในส่วนของการเติมนิวคลีโอไฟล์นั้นในขั้นแรก (step [1]) ออกซิเจนอะตอมของ C=O จะ
ถูกเติมโปรตอนโดยกรดเพื่อทำให้คาร์บอนอะตอมของหมู่คาร์บอนิลมีความเป็นอิเล็กโทรฟิลิกมากขึ้น

เหนี่ยวนำให้ R'OH เข้ามาทำปฏิกิริยา ถัดมาออกซิเจนอะตอมของ R'OH เข้ามาชนที่หมู่คาร์บอนิล
ของ RCOOH (step [2]) แล้วจะเกิดการขจัดโปรตอนออกมา (step [3]) ได้สารที่เป็นกลางไม่มีประจุ
ื่
ออกมา จากนั้นหมู่ OH จะถูกเติมโปรตอนโดยกรดเพอเปลี่ยนตัวเองให้กลายเป็น leaving group ที่ดี
+
(–OH2 ) (step [4]) อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนออกซิเจนอะตอมอีกตัวหนึ่งจะเคลื่อนมาสร้างพันธะ
+
ไพน์พร้อมทั้งไล่ –OH2 ออก (step [5]) และเมื่อเกิดการขจัดโปรตอนออก (step [6]) ก็จะได้สารเอส
เทอร์เป็นผลิตภัณฑ์ ดังแสดงในภาพที่ 12.12
ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกรดคาร์บอกซิลิกจะเกิดขึ้นในกรด แต่จะไม่เกิดใน
สภาวะที่ใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพราะเบสจะดึงโปรตอนของหมู่ COOH ออกไปจะเกิดเป็นคาร์

-
บอกซิเลท (COO) ซึ่งเป็นสปีชีส์ที่มีประจุลบเสมือนมีความหนาแน่นอิเล็กตรอนสูงทำให้นิวคลีโอไฟล์
อย่าง R'OH เข้ามาชนทำปฏิกิริยาได้ยาก

สารทั้งสองตัวเป็นสารที่
อิเล็กตรอนเยอะทั้งคู่

-
OH จะทำหน้าที่เป็น
เบส ไม่เป็นนิวคลีโอไฟล์

ปฏิกิริยา Fisher เอสเทอริฟิเคชันนี้เป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ และอยู่ในสมดุล

วิธีการหนึ่งที่จะทำให้ปฏิกิริยานี้ให้สารผลิตภัณฑ์เอสเทอร์ในปริมาณสูง จะทำได้โดยพยายามทำให้
สมดุลเลื่อนไปทางขวา (ฝั่งสารผลิตภัณฑ์) หากแอลกอฮอล์ที่ใช้มีราคาไม่แพงมากนัก ปกติจะใส่
แอลกอฮอล์ในปริมาณมากเกินพอ เพื่อขับเคลื่อนให้สมดุลเลื่อนไปทางขวา แต่ในการสังเคราะห์จริงใน
ห้องปฏิบัติการ เป็นส่วนน้อยมากที่แอลกอฮอล์ที่ใช้จะมีปริมาณมาก นักเคมีสังเคราะห์ส่วนใหญ่อยาก

ให้ปฏิกิริยาเกิดแบบ 1:1 และได้ร้อยละผลได้ (%yield) ในปริมาณสูง อีกวิธีการหนึ่งที่มักใช้คือ การ
ขจัดน้ำฝั่งผลิตภัณฑ์ออกสมดุลก็เลื่อนไปทางขวาเช่นกัน การขจัดน้ำในปฏิกิริยาทำได้โดย การกลั่น
แบบอะซิโอโทรป (azeotropic distillation) โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า Dean-Stark trap (ภาพ
เครื่องมือ Dean-Stark trap และรายละเอียดการทำงานของเครื่องมือ แสดงในภาพที่ 12.13) หรือ

อาจมีการใส่วัสดุที่ช่วยดูดน้ำ อย่าง molecular sieves ตอนทำปฏิกิริยา เป็นต้น