As reações de esterificação, como o próprio nome indica, são um tipo de reação que dá origem a compostos do grupo dos ésteres, ou seja, que possuem o seguinte grupo funcional em sua estrutura:
O
//
─ C
\
O ─
Essas reações ocorrem entre um álcool e um ácido, produzindo um éster e água, e são reversíveis. O éster formado reage com a água, em uma reação de hidrólise, regenerando o álcool e o ácido:
Reação de esterificação genérica
No exemplo acima, consideramos um ácido carboxílico, ou seja, um ácido orgânico, e um álcool primário, que é quando a hidroxila está ligada a um carbono que, por sua vez, está ligado somente a mais um átomo de carbono. Nesses casos, a água é formada pela ligação entre o OH do ácido e o H do álcool. Veja um exemplo abaixo:
O O
// //
H3C ─ C + HO ─ CH2 ─ CH3 → H3C ─ C + H2O
\ \
OH O ─ CH2 ─ CH3
Ácido acético + Etanol → Acetato de etila + Água
No entanto, se a reação de esterificação ocorrer entre um ácido inorgânico ou o álcool for secundário ou terciário, a formação da água como produto ocorrerá pela ligação entre o grupo OH do álcool e o H do ácido.
A seguir temos a reação entre três moléculas de ácido nítrico (inorgânico) e a glicerina ou glicerol, que é um poliálcool:
Glicerol + Ácido nítrico → Trinitrato de glicerina + água
H2C ─ OH HO ─ NO2 H2C ─ O ─ NO2
│ │
HC ─ OH + HO ─ NO2 → HC ─ O ─ NO2 + 3 H2O
│ │
H2C ─ OH HO ─ NO2 H2C ─ O ─ NO2
O éster formado acima é o trinitrato de glicerina ou 1,2,3-trinitroglicerina, mais conhecido como nitroglicerina, que é muito utilizada como explosivo, principalmente em dinamites. Veja mais sobre esse composto em Origem e composição da nitroglicerina.
Para que a reação inversa de hidrólise não ocorra, é preciso deslocar o equilíbrio químico para a direita ou para a reação direta através da retirada da água do meio. Isso pode ser feito por usar algum agente desidratante nas reações de esterificação envolvendo ácidos orgânicos, como o cloreto de zinco (ZnCl2) ou o ácido sulfúrico (H2SO4). No caso das esterificações que ocorrem com a presença de um ácido inorgânico, não é necessário acrescentar o agente desidratante porque o ácido já atua com essa finalidade.
Diversas substâncias importantes são obtidas por meio desse tipo de reação. Por exemplo, os flavorizantes — substâncias utilizadas como aditivos químicos pelas indústrias de alimentos e de aromas com a finalidade de conferir ou intensificar o aroma e o sabor de determinados alimentos, perfumes e outros produtos — possuem a função éster em suas moléculas e são obtidos por meio dessas reações.
A seguir temos um reação de esterificação com formação do acetato de isobutila, que é o flavorizante de morango:
O O
// //
H3C ─ C + HO ─ CH2 ─ CH─ CH3 → H3C ─ C + H2O
\ │ \
OH CH3 O ─ CH2 ─ HC ─ CH3
│
CH3
Ácido acético Isobutanol Acetato de isobutila Água
ou ácido etanoico ou 2-metilpropanol ou etanoato de isobutila
(essência de morango)
A produção de ésteres para serem usados como flavorizantes nas indústrias alimentícias é feita por meio do aquecimento de um ácido carboxílico e um álcool na presença de um catalisador ácido. Essa reação é conhecida como esterificação de Fischer, porque ela foi descoberta, em 1895, por Fischer e Speier.
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Os flavorizantes usados em balas e doces são obtidos por meio da esterificação de Fischer
Outra aplicação importante das reações de esterificação é na síntese de medicamenos, como é o caso do ácido acetilsalicílico (AAS, comercializado como Aspirina®) usado como analgésico e antipirético. Ele é produzido juntamente ao ácido acético por meio de uma reação de esterificação entre o ácido salicílico (ácido 2-hidroxibenzoico) e o anidrido etanoico.
Outra finalidade das reações de esterificação que não poderíamos deixar de mencionar é o seu uso para a produção de biodiesel, um biocombustível importante usado para substituir o óleo diesel oriundo do petróleo ou para ser adicionado a ele a fim de diminuir o seu impacto ambiental. Esse combustível renovável e biodegradável é uma mistura de ésteres de ácidos graxos com monoalcoóis de cadeia curta, como o metanol ou o etanol.
Os ácidos graxos presentes nos óleos e gorduras vegetais e animais passam por uma reação de esterificação com um monoálcool na presença de um catalisador ácido e originam essa mistura de ésteres que constitui o biodisel. Veja mais detalhes aqui: Biodisel.
