Umesterung

Eine Umesterung ist eine chemische Reaktion, bei der ein Ester in einen anderen übergeführt wird. Bei der Umesterung wird der Alkoholrest eines Esters durch einen anderen Alkoholrest ersetzt. Die Reaktion kann säurekatalytisch und mit Überschüssen des freien Alkohols oder aber durch Verwendung der sehr viel nucleophileren Alkoholaten vorgenommen werden. Säurekatalysiert ist diese Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion und unterliegt damit dem Massenwirkungsgesetz.

Grundlagen

Bei einer Umesterung handelt es sich um den Angriff eines Alkoholat-Ions als Nucleophil auf einen Ester der gleichen oder einer anderen Alkohol-Komponente eines Esters. So erfolgt irgendwann die Einstellung eines Gleichgewichtes zwischen den konkurrierenden Alkoholat-Ionen. Die Reaktion ist auch unter anderem als Zemplén-Reaktion bekannt.^[1] Bei der säurekatalysierten Umesterung wird das Carbonyl-Sauerstoffatom protoniert, der Alkohol kann am stark positivierten Carbonyl-Kohlenstoffatom mit seinem Sauerstoff-Atom angreifen. Dabei muss aufgrund des Massenwirkungsgesetzes entweder mit großen Überschüssen der Alkoholkomponente gearbeitet werden oder aber der entstehende Alkohol entfernt werden, z. B. durch Destillation.

Säurekatalysierte Umesterung durch Alkoholyse: der Alkoholrest R² wird durch den Alkoholrest R³ ersetzt

Es können auch zwei unterschiedliche Carbonsäureester eingesetzt werden, welche dann unter Säurekatalyse ihre Alkoholreste austauschen. Diese Vorgehensweise hat aber in der Praxis eine geringe Bedeutung da man hier in der Regel Stoffgemische erhält.

Säurekatalysierte Umesterung zweier Carbonsäureester: die Alkoholreste R² und R⁴ werden ausgetauscht

Technische Bedeutung

Die Umesterung wird bei folgenden technischen Produkten eingesetzt:

• Herstellung von Biodiesel: Aus Triacylglyceriden (pflanzliche Fette oder Öle) werden durch Umesterung mit Methanol sogenannte FAME (Fettsäuremethylester, z. B. Rapsmethylester (RME)) erzeugt. Als Nebenprodukt entsteht unter anderem der dreiwertige Alkohol Glycerin. In der BRD wird in Umesterungsanlagen Biodiesel im industriellen Maßstab erzeugt.
• Herstellung von Polyethylenterephthalat aus Dimethylterephthalat
• In der Lebensmittelchemie Herstellung von: ^[2]
  • Margarine
  • Zuckertensiden
  • Monoglyceriden aus Triglyceriden
  • Rapsölmethylestern aus Rapsöl-Triglyceriden

Analytik

Besonders in der Gaschromatographie werden weniger flüchtige Ester wie Fettsäureester oft in besser flüchtige Methylester umgeestert um sie hier zugänglich zu machen.

Einzelnachweise

Literatur

• Charles E. Mortimer: Chemie - Das Basiswissen der Chemie. Thieme Verlag, Stuttgart 2007, 9. überarbeitete Auflage, 766 S.