Transesterifikasi

Dalam kimia organik, transesterifikasi (/ˌtrænzˌɛstərɪfɪˈkeɪʃən/) adalah proses pertukaran gugus organik R″ pada suatu ester dengan gugus organik R′ dari alkohol. Reaksi ini terkadang dikatalisis oleh penambahan katalis asam atau basa. Reaksi ini juga dapat dicapai dengan bantuan enzim (biokatalis) terutama lipase (E.C.3.1.1.3).

Asam kuat mengkatalisis reaksi dengan menyumbangkan proton pada gugus karbonil, sehingga membuatnya menjadi elektrofil lebih kuat, sedangkan basa mengkatalisis reaksi dengan melepas proton dari alkohol, sehingga membuatnya lebih nukleofilik. Ester dengan gugus alkoksi yang lebih besar dapat dibuat dari metil atau etil ester dalam kemurnian tinggi dengan memanaskan campuran ester, asam/basa, dan alkohol yang besar serta menguapkan alkohol yang kecil untuk mendorong kesetimbangan.

Mekanisme

Dalam mekanisme transesterifikasi, karbon karbonil pada ester pemula (RCOOR¹) mengalami serangan nukleofilik oleh alkoksida yang datang (R²O⁻) menghasilkan zat antara tetrahedral, yang baik dapat kembali ke bahan awal, atau menuju pada produk transesterifikasi (RCOOR²). Berbagai spesi yang ada dalam kesetimbangan, serta distribusi produk tergantung pada energi relatif dari reaktan dan produk.

Aplikasi

Produksi poliester

Penerapan skala terbesar dari transesterifikasi adalah dalam sintesis poliester.^[1] Dalam aplikasi ini diester mengalami transesterifikasi dengan diol untuk membentuk makromolekul. Misalnya, dimetil tereftalat serta etilena glikol bereaksi membentuk polietilena tereftalat dan metanol, yang diuapkan untuk mendorong reaksi ke depan.

Transesterifikasi polietilena tereftalat

Metanolisis dan produksi biodiesel

Reaksi sebaliknya, metanolisis, juga merupakan contoh dari transesterifikasi. Proses ini telah digunakan untuk mendaur ulang poliester menjadi monomer individu (lihat daur ulang plastik). Reaksi ini juga digunakan untuk mengkonversi lemak (trigliserida) menjadi biodiesel. Konversi ini adalah salah satu pemanfaatan pertama. Minyak sayur yang di transesterifikasikan (biodiesel) digunakan sebagai daya kendaraan berat di Afrika Selatan sebelum Perang Dunia II.

Trigliserida (1) direaksikan dengan alkohol seperti etanol (2) menghasilkan etil ester asam lemak (3) dan gliserol (4):

R¹, R², R³ : Gugus alkil

Hal tersebut dipatenkan di Amerika Serikat tahun 1950-an oleh Colgate, meskipun biolipid transesterifikasi mungkin telah ditemukan jauh sebelumnya. Pada tahun 1940, peneliti sedang mencari metode untuk dengan lebih mudah menghasilkan gliserol, yang digunakan untuk menghasilkan bahan peledak bagi Perang Dunia II. Banyak metode yang digunakan saat ini oleh produsen dan pembuat bir rumahan juga berasal dalam penelitian tahun 1940-an awal.

Transesterifikasi biolipid juga telah baru-baru ini ditunjukkan oleh peneliti Jepang untuk memungkinkan penggunaan metodologi metanol super-kritis, dimana bejana dengan suhu dan tekanan yang tinggi digunakan untuk secara fisik mengkatalisis reaksi biolipid/metanol menjadi metil ester asam lemak.

Transesterifikasi bertekanan tinggi

Transesterifikasi berkatalis-basa dicirikan oleh suatu volume aktivasi negatif (kira-kira −12 cm³/mol) serta oleh karena itu berlangsung lebih cepat di bawah kondisi tekanan tinggi. Telah terbukti bahwa alkoholisis yang dikatalisis oleh amina pada ester terhalang sterik (misal gugus pelindung, zat bantu kiral) berlangsung cepat pada suhu kamar di bawah tekanan 10 kbar, menghasilkan rendemen yang kuantitatif.^[2]

Lihat pula

Referensi

^ Wilhelm Riemenschneider1 and Hermann M. Bolt "Esters, Organic" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a09_565.pub2
^ Romanski, J.; Nowak, P.; Kosinski, K.; Jurczak, J. (September 2012). "High-pressure transesterification of sterically hindered esters". Tetrahedron Lett. 53 (39): 5287–5289. doi:10.1016/j.tetlet.2012.07.094.

[Ullmann-1] Wilhelm Riemenschneider1 and Hermann M. Bolt "Esters, Organic" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a09_565.pub2

[2] Romanski, J.; Nowak, P.; Kosinski, K.; Jurczak, J. (September 2012). "High-pressure transesterification of sterically hindered esters". Tetrahedron Lett. 53 (39): 5287–5289. doi:10.1016/j.tetlet.2012.07.094.

[1]

[2]