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 . [1] Los ácidos fuertes catalizan la reacción donando un protón al grupo carbonilo , lo que lo convierte en un electrófilo más potente . Las bases catalizan la reacción eliminando un protón del alcohol, lo que lo hace más nucleófilo . La reacción también se puede lograr con la ayuda de enzimas, particularmente lipasas (un ejemplo es la lipasa EC3.1.1.3 [2] ).
Si el alcohol producido por la reacción se puede separar de los reactivos por destilación, esto llevará el equilibrio hacia los productos. Esto significa que los ésteres con grupos alcoxi más grandes se pueden hacer a partir de ésteres metílicos o etílicos con alta pureza calentando la mezcla de éster, ácido/base y alcohol de mayor peso molecular.
En el mecanismo de transesterificación, el carbono carbonílico del éster de partida reacciona para dar un intermedio tetraédrico , que o bien vuelve a convertirse en el material de partida o bien procede a convertirse en el producto transesterificado (RCOOR 2 ). Las distintas especies existen en equilibrio y la distribución del producto depende de las energías relativas del reactivo y del producto. Dependiendo de las condiciones de reacción, también se producirá la hidrólisis y/o esterificación del éster , lo que da como resultado la presencia de cierta cantidad de ácido carboxílico libre.
La aplicación a mayor escala de la transesterificación es en la síntesis de poliésteres . [3] En esta aplicación, los diésteres experimentan una transesterificación 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.
La reacción inversa, la metanólisis, también es un ejemplo de transesterificación. Este proceso se ha utilizado para reciclar poliésteres en monómeros individuales (véase reciclaje de plástico ). También se utiliza para convertir grasas ( triglicéridos ) en biodiésel . Esta conversión fue uno de los primeros usos. El aceite vegetal transesterificado ( biodiésel ) se utilizó para impulsar vehículos pesados en Sudáfrica antes de la Segunda Guerra Mundial .
Fue patentado en los EE. UU. en la década de 1950 por Colgate , aunque la transesterificación de biolípidos puede haber sido descubierta mucho antes. En la década de 1940, los investigadores buscaban un método para producir más fácilmente glicerol , que se utilizó para producir explosivos para la Segunda Guerra Mundial. Muchos de los métodos que utilizan hoy los productores tienen su origen en la investigación original de la década de 1940.
Recientemente, investigadores japoneses han demostrado que la transesterificación de biolípidos también es posible utilizando una metodología de metanol supercrítico , mediante la cual se utilizan recipientes de alta temperatura y alta presión para catalizar físicamente la reacción de biolípidos/metanol en ésteres metílicos de ácidos grasos. [4]
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 saturados en su mayoría puede transesterificarse con un aceite vegetal que tenga un alto contenido de ácidos insaturados, para producir una grasa semisólida untable cuyas moléculas tienen una mezcla de ambos tipos de ácidos.
La transesterificación se utiliza para sintetizar derivados enólicos , que son difíciles de preparar por otros medios. El acetato de vinilo , que se consigue a bajo precio, se somete a transesterificación, lo que da acceso a éteres vinílicos : [5] [6]
La reacción puede efectuarse con alta enantioselectividad cuando está mediada por una lipasa . [7]